不同螺杆构型混合性能与接枝反应接枝率关系的研究

研究了不同螺杆构型的混合性能以及低密度聚乙烯熔融接枝马来酸酐的过程，探讨了不同螺杆构型的混合性能与接枝反应接枝率的关系。用酸碱滴定法对样品的接枝率进行了测定，并对物料在挤出机内的停留时间分布以及不同螺杆构型下两相聚合物的混合效果进行了研究。结果表明，螺杆元件的混合性能对接枝反应挤出过程有较大的影响，采用具有优异混合性能的捏合块元件时反应具有较高的接枝率，采用具有高拉伸性能的S形元件和具有高回混性能的非啮合多过程元件均能迅速提高接枝率。     

用于玻纤增强粒料制备的啮合同向双螺杆挤出机的螺杆构型

阐述了玻纤增强粒料用啮合同向双螺杆挤出机的螺杆构型及设计时应注意的问题。     

啮合同向双螺杆挤出过程不同功能段的螺杆构型和整根螺杆的组合设计

介绍了呛合同向双螺杆挤出过程中不同功能段的螺杆构型和整根螺杆的组合设计。     

啮合同向双螺杆挤出机中齿形盘元件不同螺杆构型的性能分析

在相同的模拟条件下，通过对啮合同向双螺杆挤出机中齿形盘元件不同螺杆构型的流量、回流系数、剪切速率和剪切应力的分析，得到混合或(和)输送较佳的螺杆构型，并分析了其原因。     

同向双螺杆拉伸元件的设计及混合性能的研究

根据聚合物加工过程的拉伸流动设计了一种非啮合拉伸元件,并将该元件与S形元件的两种构型的混合性能进行了对比分析。通过数值模拟得到了非啮合拉伸元件流场与S形元件流场的出入口压差及累积最大拉伸速率分布。通过实验手段将非啮合拉伸元件与S形元件对聚丙烯(PP)/聚苯乙烯(PS)不相容体系相态结构的影响进行了对比研究。结果表明,非啮合拉伸元件的输送能力不如S形元件,但拉伸效果、分散混合能力均高于S形元件。     

啮合同向双螺杆挤出机中组合螺杆性能的数值研究（Ⅱ）混合特性分析

采用有限元软件POLYFLOW,对组合式啮合同向双螺杆挤出机ZSK60中不同构型的组合螺杆进行了混合分析。通过计算螺杆转过不同角度时的拟稳态流场,采用粒子示踪分析(PTA)方法,对组合螺杆中聚合物熔体的动态混合过程进行了可视化模拟;在此基础上通过对大量粒子运动轨迹的统计处理,分别采用停留时间分布、分布混合指数、分离尺度等累积混合指数表征了组合螺杆的轴向混合性能、分布混合性能以及分散混合性能。此外还研究了不同工艺条件下组合螺杆的混合特性。并将部分数值模拟结果与前人实验研究进行了对比。     

啮合同向双螺杆挤出过程中停留时间的模拟研究

修正了啮合同向双螺杆挤出机中的聚苯乙烯停留时间分布的一维模拟模型。对于输送单元通过C形腔内流体的本构方程推导速度分布，进而得到停留时间分布；引入Carreau—Yasuda模型来描述熔体黏度。在捏合块单元引入轴向分散模型描述该单元的停留时间分布。通过局部停留时间分布模型的修正改进了对双螺杆挤出机全局停留时间分布的预测。模拟研究了螺杆转速及喂料速率对停留时间分布的影响。模拟结果的峰形、最小停留时间、平均停留时间与实验测量相符合。     

三螺杆、双螺杆挤出机及其啮合块混合性能的比较

利用Polyflow聚合物流体分析软件,对三螺杆和双螺杆挤出机及不同参数啮合块的流道模型进行了等温数值模拟。经过统计后处理,引入加权平均剪切速率和剪切应力、回流系数等评价指标,深入分析了流场的混合行为。同时对倒三角形三螺杆挤出机和双螺杆挤出机的混合能力进行了对比,以此对三螺杆和双螺杆挤出机混合性能的优劣性加以探讨。     

非对称差速三螺杆挤出机混合机理分析

设计了非对称差速三螺杆挤出机端面造型,并且,对比其与常规三螺杆、非对称双螺杆挤出机内流体混合行为。对流场中速度矢量场和压力场进行分析,同时,比较分布混合性能中停留时间、分离尺度和混合效率,分散混合性能中最大剪切应力、对数拉伸率和混合指数。结果表明,与常规三螺杆相比,非对称差速三螺杆能有效地避免常规三螺杆中心区回流较大的问题,正向输送能力更强,并且,啮合区两侧压差更大,有利于物料压延。流域内粒子停留时间分布区间集中,分离尺度显著降低,有利于物料分布混合。同时,能提供较强的拉伸作用,使流域内粒子受到更好的拉伸和折叠,从而使其具有较好的混沌混合能力,有利于物料分散混合。     

数值模拟研究螺纹元件的混合性能

使用FEM方法数值模拟了同向双螺杆螺纹混合元件和普通螺纹元件流道中硬聚氯乙烯的流动过程,计算了2种螺纹元件流道内熔体的非等温流场,使用粒子示踪法统计分析了2种螺纹元件流道内熔体的混合性能.研究结果表明,螺纹混合元件具有较均匀的剪切速率分布、较平缓的温度分布和较强的分散与分布混合能力,但是其输送能力较小.     

新型螺杆元件对LDPE-g-MAH反应挤出的影响

改变同向双螺杆挤出机主反应区的螺杆元件,研究该螺杆元件对低密度聚乙烯(LDPE)熔融接枝马来酸酐(MAH)的接枝产物和接枝率的影响。傅里叶变换红外光谱分析证实,部分MAH成功接枝到LDPE分子链上。对挤出沿程4个在线取样位置的试样做了对比分析,结果表明具有高剪切性能的捏合盘元件的沿程试样接枝率最大,熔体流动速率最小;具有高分布混合性能的齿形盘元件的沿程试样接枝率较大,熔体流动速率较小;具有回混作用的非啮合多过程元件能够迅速提高该元件所在区域的接枝率。     

Improving mixing characteristics with a pitched tip in kneading elements in twin‐screw extrusion

In twin‐screw extrusion, the geometry of a mixing element mainly determines the basic flow pattern, which eventually affects the mixing ability as well as the dispersive ability of the mixing element. The effects of geometrical modification, with both forward and backward pitched tips, of a conventional forward kneading disks element (FKD) in the pitched‐tip kneading disks element on the flow pattern and mixing characteristics are discussed. Numerical simulations of fully filled, nonisothermal polymer melt flow in the melt‐mixing zone were performed, and the flow pattern structure and the tracer trajectories were investigated. The pitched tips largely affect the inter‐disk fluid transport, which is mainly responsible for mixing. These changes in the local flow pattern are analyzed by the distribution of the strain‐rate state. The distribution of the finite‐time Lyapunov exponent reveals a large inhomogeneity of the mixing in FKD is suppressed both by the forward and backward tips. By the forward tips on FKD, the mixing ability is relatively suppressed compared to FKD, whereas for the backward tips on FKD, the mixing ability is enhanced while maintaining the same level of dispersion efficiency as FKD. From these results, the pitched tips on the conventional KD turn out to be effective at reducing the inhomogeneity of the mixing and tuning the overall mixing performance. © 2017 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 64: 1424–1434, 2018     

Characterization of transverse mixing in a screw mixer by image analysis

Transverse mixing of particles in a screw mixer is investigated by a digitized image analysis method coupled with a solidification technique. The effects of screw rotation speed, filling level, and particle size on the transverse mixing index and mixing rate constant are investigated experimentally. The results show that a decrease in screw rotation speed and filling level results in an increase in the mixing rate. Faster mixing is observed with large particles, and the mixing rate constant of coarse particles is 1.5–2 times higher than that of fine particles. The particle size difference of materials puts the particles at a risk of segregation.     

挤出机螺杆直槽式屏障混炼元件的优化设计

研究挤出机螺杆直槽式屏障混炼元件的优化设计问题。根据粘性流体流动基本方程。以单位产量能耗最小为优化目标,建立简化的挤出机螺杆直槽式屏障混炼元件优化设计的数学模型，并应用复合形法求解，确定剪切长度、剪切问隙、屏障长度和屏障槽数等主要几何参数。本研究优化结果均在文献所建议的最佳取值范围内。     

螺旋输送器中颗粒混合过程的模拟

采用离散单元法（discrete element method,DEM）模拟了工业尺度螺旋输送器中两种不同密度与粒径的颗粒的流动状态与混合过程。采用Lacey混合指标的定量分析表明,该输送器的混合性能强烈地依赖于操作条件和结构尺寸,转速和物料的添加速率对混合效果影响最大,其次是混合段螺距和物料粒径。根据工业生产的具体要求,可参考上述发现合理地选择技术参数、提高混合效率、降低能耗。     

反向旋转卧式双轴捏合反应器混合特性的数值模拟

以差速反向旋转卧式双轴捏合反应器为研究对象,选用高黏牛顿流体糖浆为模拟物料,通过三维有限元数值模拟方法研究了高黏糖浆在捏合反应器中的流动过程,获取了流速和剪切速率的空间分布,进一步结合粒子示踪技术探究了分布混合过程与混合效率,并且考察了搅拌结构对流动与混合过程的影响规律。研究表明,捏合反应器中几乎不存在流动死区,桨叶末端和重叠区域的流速和剪切速率较高,且高流速和高剪切区域均随着捏合杆数目和捏合杆长度的增加而增大。捏合杆可以推动物料在圆周方向上的运动,在重叠区域存在周期性交互作用,进而可以强化分布混合过程。拉伸率随着混合时间以指数形式增加,且随着捏合杆数目和捏合杆长度的增加而增加。时均混合效率大于零,随着捏合杆数目的增大而增大,随着捏合杆长度的增加呈现先增大后减小的趋势。     

新型带孔销钉混合段及其分布混合性能

介绍了一种国外开发的用于改善单螺杆挤出机混合性能的新型带孔（或带槽）销钉混合段,与常规销钉混合段相比,其混合能力强,熔体温度 低,当销钉间的轴向距离在11－14mm之间时,有效地加强了熔体的周向汉动,极大地改善了单螺杆挤出机的分布混合性能。     

一种双金属盐催化剂的制备及其对螺压推进剂燃烧性能的影响

某型号发射装置要求推进剂装药燃速29.0～30.0mm/s(20 ℃,10 MPa)、压强指数≤0.4(20 ℃,4～16 MPa)、装药燃速在贮存期内变化不超过1％(20 ℃,10 MPa).为使装药同时满足燃烧性能指标及燃速变化率的要求,合成了一种双金属盐催化剂,通过合成工艺研究、性能表征及结合装药应用研究,表明加...     

螺杆挤压机混合能力的分析

分析螺槽中熔体的流动状态 ,运用加权平均总应变来评价螺杆挤压机的混合能力 ,进而提出提高混合能力的途径。对于单螺纹螺杆 ,稍长的计量段 ,稍浅的计量段螺槽及较高的螺杆转速 ,有利于混合作用 ;开发新型螺杆 ,如犁钉分流混合螺杆 ;研制高效混合型螺杆挤压机 ,如球窝型高效混合型螺杆挤压机