振动力场作用下的单螺杆挤出机固体输送理论

在单螺杆挤出机中,通过螺杆的轴向振动将振动力场引入聚合物固体输送过程,提出振动力场强化固体输送过程的新概念.以螺槽中运动的物料为对象建立了振动力场强化固体输送过程的数学模型,并获得了物料沿螺槽方向输送的压力（密度）、速度的近似解析解.传统固体输送过程就是当螺杆轴向振动的振幅为零时的特例,此时的压力降与Darnell and Mol 理论一致,但不同的是物料速度及密度沿螺槽方向是变化的,从而修正了Darnell and Mol 固体输送理论.螺杆的轴向振动提高了固体输送平均压力,缩短了固体输送的长度,增加了固体输送角.透明料筒全程可视化实验挤出机证明了螺杆轴向振动确实缩短了物料固体压实输送所需的螺槽长度.     

三螺杆动态混炼挤出机振动强化mEPDM增韧PP的研究

三螺杆动态混炼挤出机将振动力场引入到物料的塑化混炼挤出过程,达到强化混炼和分散的目的.从实验的角度研究了三螺杆动态混炼挤出机中央螺杆的轴向振动对mEPDM增韧PP的作用规律与机理.研究发现,振动力场强化了PP/mEPDM共混物的冲击韧性;mEPDM含量不同,振动对PP/mEPDM共混物冲击强度提高的幅度亦不相同;随着振动频率或振幅的提高,PP/mEPDM共混物的冲击强度表现出先增大后减小的趋势.     

基于聚合物动态三螺杆挤出机的改性塑料制备新技术

利用动态三螺杆挤出机来制备增强、增韧聚丙烯,并通过对共混物性能的分析,说明了振动力场对于共混物力学性能的提高及共混组分的均匀分散起着重要的作用。     

振动力场作用下三螺杆挤出机计量段中聚合物挤出的模拟

建立了同向旋转三螺杆挤出机计量段实际流道真实尺寸的三维非牛顿模型，利用ANSYS软件中的FLOTRAN CFD分析功能对该流场进行数值模拟，分析了振动力场作用下挤出机计量段内的黏度分布、压力分布、速度分布以及振幅对流量的影响，同时与无振动状态的挤出特性进行了比较。研究结果表明：振动力场的引入使熔体黏度和流量呈周期性变化，熔体黏度降低，螺棱两侧压差随振幅增大而增大，剪切作用增强，分散性混合能力和分布性混合能力提高。     

振动力场作用下单螺杆挤出机混合过程模拟

建立了振动力场作用下单螺杆挤出机计量段中熔体流动的物理模型，在Stokes假设基础上，得到了螺槽内牛顿流体速度分布的解析解。采用自适应步长4阶Runge-Kutta方法，对动态混合过程进行三维数值模拟追踪，计算了示踪剂构形依时演变及界面拉伸比率，对动态混合过程进行了实时表征。结果表明，低频振动时，螺槽内的混合仍然是规则的层流混合，混合效果并不理想，提出了进一步提高混合效果的建议。     

振动力场强化动态全硫化EPDM/PP热塑性硫化胶的研究

介绍了动态三螺杆反应挤出机的结构特征,采用动态三螺杆反应挤出机对EPDM/PP共混物进行动态全硫化挤出,并对其制品的物理力学性能进行了测试分析以及微观结构的电镜扫描分析,结果表明,由于在动态全硫化挤出的全过程中引入了振动力场,经动态三螺杆反应挤出机动态全硫化挤出的热塑性硫化胶(TPV)具有优化的微观结构,力学性能优异。     

等深收敛型螺杆挤出段轴向压力分布

导出了等深收敛型螺杆挤出段轴向压力分布的计算式，对不同情况下的轴向压力分布进行了计算。通过比较计算结果，揭示了螺杆转速、物料粘度、挤出体积流率以及螺杆几何参数与轴向压力分布之间的关系。这些关系对采用这类螺杆的挤出机的设计和操作有参考价值。     

动态三螺杆挤出机制备热塑性硫化胶的研究

对比分析了动态热塑性硫化胶(TPV)的加工设备,着重介绍了附加振动力场的三螺杆反应挤出机的结构特点以及利用该机进行三元乙丙橡胶/聚丙烯(EPDM/PP)的动态全硫化,对制品的物理力学性能和微观结构分别进行了测试分析和电镜扫描。结果表明,振动力场作用下EPDM/PP共混体系反应挤出动态硫化加工可有效地实现动态硫化反应、硫化橡胶的粉碎和分散以及相态反转,振动力场的作用明显提高了TPV性能。     

通过螺杆塑化塑料的方法

文章概述了塑料材料通过螺杆挤出机的塑化方法,包括单螺杆塑化法、多螺杆塑化法、行星螺杆塑化法、嵌套螺杆塑化法、可轴向移动螺杆塑化法。比较了不同塑化方法的优缺点,指出了螺杆塑化法的发展方向。     

三螺杆动态挤出机

东莞德科摩华大机械有限公司与华南理工大学聚合物新型装备国家研究中心联合开发了拥有自主知识产权的高效、高性能混炼挤出设备——三螺杆动态挤出机。该设备采用同向平行组合式的等直径三螺杆结构形式，将振动力场引入熔融塑化混练挤出全过程，实现了中间螺杆和副螺杆间的轴向齿间啮合间隙周期性变化，对物料产生强制的挤压研磨作用，缩短了固体输送及熔融过程，降低了熔体的粘度和弹性。采用工程设计及分析仿真软件，通过对振动条件下的挤压系统、动力分配系统进行优化设计，该公司开发出高效的挤压系统和稳定可靠的动力分配系统。     

Dependence of solids conveying on screw axial vibration in single screw extruders

In the single‐screw extruder, the vibration force field is applied to the solids conveying process by the axial vibration of the screw and the novel concept on the solids conveying process being strengthened with the vibration force field has been brought forward in this study. We establish the mathematical model that describes the solids conveying process with the vibration force field and obtain the approximative analytical solutions of the pressure and velocity of the solids conveying in the down‐channel. In the new theory, if the screw has no axial vibration the solids conveying pressure is the same as that of the Darnell and Mol theory, but the density and velocity of solids conveying along the screw channel is variable, which has modified the Darnell and Mol theory in which the density and velocity of the solids conveying along the screw channel was considered invariable. The results reveal that the axial vibration of the screw can increase the average pressure of solids conveying, decrease the channel length of the solids conveying section and increase the solids conveying angle. © 2006 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 102: 2998–3007, 2006     

螺杆轴向振动对熔体注射过程能耗的影响

研究了螺杆轴向振动对熔体注射过程中各个阶段能耗的影响,建立了振动力场作用下熔体流经圆锥形浇口流道和圆盘充模的物理模型和数学模型,并求得上述两个过程中功耗的解析式;通过实验验证了振动力场的引入使得注射过程能耗减小,在振动强度系数达到0．45以后,注射过程功耗减小的趋势更明显。     

基于神经网络的液压脉振注射过程能耗分析

研究液压脉振注射成型过程中螺杆轴向振动对熔体注射充模各阶段能耗的影响,建立了振动力场作用下熔体流经圆管形流道的数学模型,推导出相应的能耗表达式.将BP神经网络引入注射过程的能耗研究中,并就振幅对能耗的影响进行仿真分析,验证了振动力场的引入使得注射过程能耗减小,及振幅存在一个使能耗最小的最佳值.     

Analysis on Pulsating Flow of Melt for Reciprocating Extrusion in the Screw Channel

In the reciprocating extrusion, the vibration force field (VFF) is applied to the entire plasticating process by the axial vibration of screw and the novel concept on the polymer dynamic plasticating process being strengthened has been brought forward in the paper. The mathematical model is established that describes the plasticating process under the VFF and the approximative analytical solutions of the velocity distribution, pressure gradient in the screw channel and the plasticating capability are obtained. The theoretical results show that the axial vibration of screw can accelerate the blend capability of polymer and make melt temperature more uniform. With increase of the vibration intensity, the effect of blend and plasticating is enhanced further. The average pressure gradient drops down the channel under the VFF because of lower virtual viscosity of polymer melt and smaller flow resistance in the channel. The comparison between the theoretical analysis and the experimental results shows the plasticating capability of melt is improved with increase of vibration intensity.     

聚合物振动诱导单螺杆熔融塑化过程(Ⅰ)熔融机理及熔融速率

在振动诱导单螺杆挤出机中,通过螺杆的轴向振动使聚合物的熔融塑化过程在周期性的振动状态下进行,而经典熔融塑化理论无法描述处于周期性振动状态的熔融塑化过程。通过可视化和剖分料筒实验,观察了振动诱导单螺杆挤出机的熔融过程,深入分析了振动诱导熔融机理,建立了熔融过程动态物理模型,提出了振动场作用下熔融过程的质量平衡方程、动量平衡方程、能量平衡方程及本构方程,并运用复杂的数学方法求得近似解析解,最后得到了熔融速率方程和熔膜厚度方程,从公式中可以看出：熔融速率与熔膜厚度都是与振动参数相关的,且具有时间依赖性,振动场的引入可以加快熔融速率,减少熔膜厚度。理论研究与前面的实验结果符合得很好.     

振动力场作用下聚合物熔体单螺杆挤出过程数值模拟

根据塑料电磁动态塑化挤出过程中熔体输送的实际情况，对三维模型进行简化，利用大型有限元软件ANSYS模拟了叠加轴向振动力场作用下聚合物熔体在螺槽中的流动情况，求解出周期性变化的速度，压力场分布，结果表明，与稳态挤出过程相比，振动力场的引入在进出口压力差恒定的情况下，可以提高熔全输送流率。采用有限元模拟方法可以为确定和优化工艺参数，产品质量控制提供指导。     

振动力场对高密度聚乙烯固体物料输送压力的影响

在自行设计的动态固体物料压实试验机上,对高密度聚乙烯固体物料分别做了稳态和动态压实试验,研究了振动力场对固体物料输送过程的影响。结果表明:有振动力场存在时,螺槽中固体物料的压力明显高于稳态压实时的压力;在振动力场作用下,在一定范围内,增大振幅或者提高振动频率,都能明显提高螺槽中固体物料的压力,且压力随时间增加上升得更快;振动力场的引入可以加速固体物料的压实,使螺槽中提早建立固体物料的输送压力,且使压实效果更好。     

螺杆轴向振动对PVC/木粉复合材料挤出片材力学性能的影响

介绍了使用聚合物动态塑化单螺杆挤出机对聚氯乙烯(PVC)/术粉复合材料进行加工时,螺杆轴向振动对其挤出片材的拉伸性能的影响。将在振动频率为5-25Hz,振幅为40~200μm下挤出的PVC/木粉复合材料的拉伸性能和稳态状况下挤出的复合材料拉伸性能进行对比,从中找出最佳的振动参数范围。结果表明,振动频率为20 Hz,振幅为120μm时,复合材料的整体拉伸性能最佳,其拉伸强度、拉伸弹性模量、断裂伸长率和稳态相比都有较大的提高。     

动态注射成型流道系统的压力脉动分析

研究了聚合物电磁动态注射成型过程中熔体在轴向振动力场作用下在圆柱形流道中的流动情况。从理论上分析了动态熔体流动过程,为研究聚合物熔体的动态充模过程提供流道系统压力降。得出在施加了轴向振动的情况下,熔体的压力梯度有明显的降低,并且随着振动强度的增强,降低的幅度加大。