基于FLUENT软件对三螺杆挤出机 混合特性的模拟与分析

基于FLUENT软件,对聚合物熔体在三螺杆挤出机(TTSE)中的流动规律进行了三维模拟,利用示踪粒子技术分析了聚合物熔体在螺杆内的流动与混合规律,求解得出了聚合物熔体在三螺杆挤出机中的剪切速率分布云图、混合指数云图以及聚合物在流道内的停留时间分布(RTD),并与双螺杆挤出机(TSE)的混合性能进行了对比分析。模拟结果表明,三螺杆挤出机的分散混合能力与分布混合能力都强于双螺杆挤出机,同时,由于中心环流区的存在使得物料在三螺杆挤出机的停留时间更长。因此,三螺杆挤出机在今后的实际生产应用中会有较好的前景。     

螺杆挤出机中停留时间分布模拟研究进展

停留时间分布（RTD）对聚合物反应挤出加工具有重要的影响.介绍了经典理想模型的基本原理和对螺杆不同部位模型选择的原则,深入分析在此基础上提出的一些新的模型.从单螺杆的简单几何模型到双螺杆的复杂模型,综述了数值模拟在RTD方面应用,阐述了其难点和优势.最后比较了反应器流动模型和数值模拟的优缺点,指出二者的结合将是以后研究的重点.     

啮合型同向旋转双螺杆挤出螺槽非充满的熔融理论研究…

利用全程透明视窗双螺杆挤出机的大量可视化挤出动态实验观察，建立了描述啮合型同向旋转双螺杆挤出的非充满熔融的理论模型。首次提出了聚合物材料熔融过程的两相柱团，固相高度变化函数及注相增长速率的概念，较为真实地刻画了聚合物在同向旋转双螺杆挤出中非充满螺槽的熔融行为。。     

啮合型同向旋转双螺杆挤出螺槽非充满的熔融理论研究 Ⅰ.理论模型

利用全程透明视窗双螺杆挤出机的大量可视化挤出动态实验观察，建立了描述啮合型同向旋转双螺杆挤出的非充满熔融的理论模型。首次提出了聚合物材料熔融过程的两相柱团、固相高度变化函数及液相增长速率的概念，较为真实地刻画了聚合物在同向旋转双螺杆挤出中非充满螺槽的熔融行为。     

三螺杆挤出机挤出特性的数值模拟

利用计算流体力学的方法对聚合物熔体在三螺杆挤出机中的流动规律进行了数值模拟,分析了物料在三螺杆中心区的流动和混合情况。通过速度和压力分布,计算了三螺杆挤出机的螺杆挤出特性参数,并和双螺杆挤出机进行对比分析。结果表明,由于中心区环流的存在,延长了物料在三螺杆挤出机的停留时间分布。三螺杆挤出机在分布性混合、分散性混合、能耗等方面均好于双螺杆挤出机,而产能比又为双螺杆挤出机的1.3倍。三螺杆挤出机具有较好的工程应用前景。     

成型加工对熔融插层制备聚合物/粘土纳米复合物的影响

对近年来关于熔融插层法制备聚合物/粘土纳米复合物(PCN)过程中成型加工影响作用的研究进展进行了综述。介绍了不同加工设备对制备PCN的不同影响,并指出双螺杆挤出机是进行熔融混合的最合适的加工设备。概述了停留时间、螺杆结构等加工条件和不同成型工艺对制备PCN的不同作用。并对今后的研究提出了展望。     

四螺杆挤出机中聚合物流动特性的计算机模拟

利用计算流体力学法(CFD),对聚合物熔体在四螺杆挤出机螺纹元件中的流动规律进行了数值模拟.利用计算所得的速度场和压力场,计算了四螺杆挤出特性,并和双螺杆、一字型排列和三角形排列的三螺杆挤出机进行了对比分析.结果表明,四螺杆的四个啮合区具有较大的压力和速度梯度,在中心区有明显的环流现象,延长了物料的停留时间分布,且中心区物料没有滞留现象.由于中心区的存在导致了四螺杆挤出机的建压能力较弱;但四螺杆挤出机在产量、分布性混合和分散性混合等方面好于双螺杆和三螺杆挤出机.     

聚合物反应加工中的化学流变学模拟

综述了近年来热固,热塑性聚合物反应加工过程中的化学流变学模拟进展,反应过程对聚合物化学流变行为起着决定性作用,以Roller模型为基础的多参数模型,改进了WLF模型和包含结构变化信息的分子模型是3种应用广泛的化学流变模型,反应加工中剪切速率和填料的影响有时是不可忽略的,它们对化学流变行为的影响随聚合物体系不同而不同。     

聚乳酸在微型双螺杆中的挤出过程

以L-乳酸熔融缩聚法产物为预聚物,以亚磷酸三苯酯(TPPi)为扩链剂,在微型双螺杆挤出机(Haake MiniLab)中通过反应挤出法制备了高分子量聚L-乳酸,挤出产物在微型注塑机中直接成型.研究了挤出温度,螺杆转速,停留时间及TPPi添加量对产物挤出过程中混合扭矩的影响,在最佳条件下所得产物(M-)w达126,000 g/mol,拉伸强度达64.6 MPa,断裂伸长率为4.5%.由1H-NMR证实反应挤出后其分子结构基本不变, DSC结果显示反应挤出后产物熔点为148.9 ℃,结晶度为33.9%.     

插层法制备聚合物/粘土纳米复合材料及其应用进展

概述了聚合物／粘土纳米复合材料插层制备的新进展，根据插层机理和方法的差别，将插层法分为三类：（1）单体插层复合；（2）溶液中聚合物插层复合；（3）熔融聚合物插层复合。重点提出了利用双螺杆挤出机制备聚合物基纳米复合材料的新方法，展望了聚合物／粘土纳米复合材料的开发及其应用前景。     

异向旋转双螺杆挤出机内的自由基聚合反应热效应

在聚合反应挤出过程中,化学热效应显著影响材料体系温度,从而影响反应速率以及高分子材料结构与流变性能。采用有限体积方法,数值分析了甲基丙烯酸正丁酯在异向旋转双螺杆挤出机内的自由基聚合反应热效应,描述了反应热释放量及其强度在挤出机内的变化特点,分析了其影响因素,为反应加工条件的优化设计提供了理论依据。     

苯乙烯阴离子聚合反应挤出过程的数值模拟

为了定量分析聚合反应挤出过程中各种物理量之间的复杂关系,进而调控化学反应和材料结构,采用有限体积方法与半隐式迭代算法,对紧密啮合同向旋转双螺杆挤出机内的苯乙烯阴离子聚合反应挤出过程进行数值模拟,研究了单体浓度,转化率、平均相对分子质量、流体粘度等物理量的影响并获得了其变化规律,该模拟结果与实验结果基本一致.     

苯乙烯自由基聚合反应挤出过程的数值模拟

聚合反应挤出过程的数值模拟有助于实现化学反应控制、材料结构控制与极限加工条件的预测。建立了异向旋转双螺杆挤出机的等效模型、苯乙烯自由基聚合反应动力学模型和化学流变模型,数值分析了单体转化率、单体浓度、引发剂浓度、重均分子量以及材料黏度等物理量在反应挤出过程的演变规律。模拟结果与实验结果符合较好。     

Mixing of glass fibers with nylon 6,6

Nylon 6,6 is one of the toughest of the engineering thermoplastic resins. It is resistant to corrosion and chemicals, but has a limited capability due to low rigidity, strength and moisture adsorption. Glass fibers are very strong and rigid but susceptible to environmental attack. Proper mixing of these two materials would form a fiber composite with high strength, toughness, rigidity and stability at elevated temperatures. The main purpose of this work was to study the effect of properties of a fiber composite containing 20% loading of glass fibers in Nylon 6,6. Two different types of twin screw extruders, one a co-rotating and the other a counter-rotating, were used. Two different screw designs, a high-shear and a low-shear design, were used on each of these extruders. A statistical process study was developed using ECHIP. RPM of the screw and the output rate of the extruder were the identified variables in the process. Molded samples were evaluated for tensile, flexural, impact and heat deflection characteristics. Scanning Electron Microscopy study was also performed to evaluate the fiber distribution, length and wetting characteristics. The results were analyzed for all of the above properties and it was concluded that there was a great improvement in the properties of the reinforced material. Also, it was found that low RPM and output rates on the co-rotating twin-screw extruder would result in the best properties.     

高剪切应力对PS/SEBS/CaCO3材料力学性能影响

采用在材料熔融挤出共混过程中提高双螺杆挤出机螺杆转速的方法,研究了较高螺杆转速条件下双螺杆挤出机的高剪切应力对PS/SEBS/CaCO3共混材料力学性能的影响。结果表明,双螺杆挤出机的高剪切应力可促进SEBS橡胶颗粒和碳酸钙颗粒聚集体的分散、引发聚苯乙烯(PS)、SEBS分子链的断链反应、形成大分子自由基、产生原位增容作用,并引起共混材料力学性能的明显改善。在220℃的挤出温度下,当螺杆转速由120 r/min提高至960 r/min时,其PS/SEBS/CaCO3共混材料的缺口冲击强度将由5.7 kJ/m2提高至11.0 kJ/m2,同时共混材料的拉伸强度和弯曲强度也获得一定的增加。双螺杆挤出机的熔融挤出温度对PS/SEBS/CaCO3共混材料力学性能的影响存在最佳值。