叶片挤出机中聚丙烯熔融过程的可视化研究.pdf

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1、华南理工大学学报(自然科学版)第42卷第6期JournalofSouthChinaUniversityofTechnology(NaturalScienceEdition)VO1．42NO．62014年6月June2014文章编号：1000．565X(2014)06．0032—08叶片挤出机中聚丙烯熔融过程的可视化研究米张桂珍刘环裕陈佳佳瞿金平(华南理工大学聚合物新型成型装备国家工程研究中心∥聚合物成型加工工程教育部重点实验室，广东广州510640)摘要：通过自主研发的组装式叶片挤出机，采用动态可视化技术在线观察不同尺寸的结晶型聚丙烯的熔融过程，分析结晶型聚

2、合物在叶片挤出机中的熔融规律和机理．研究表明：聚丙烯在叶片挤出机中的熔融过程分为全固体、富固体和富熔体3个阶段；在全固体和富固体熔融阶段，固体颗粒产生很大的塑性变形，固体颗粒在热传导和塑性耗散热的共同作用下熔融；而在富熔体熔融阶段，可以明显观察到固体颗粒的熔融，熔融过程主要受熔体黏性耗散热的影响；熔融所需VPCU组数受最难融固体颗粒(最大固体颗粒)控制，小颗粒物料比大颗粒物所需VPCU组数少．关键词：叶片挤出机；聚丙烯；熔融过程；可视化中图分类号：TQ320．66doi：10．3969／j．issn．1000．565X．2014．06．006聚合物在加工成型

3、过程中，都要经过熔融阶段，采用透明料筒研究了振动诱导单螺杆挤出机的熔融该阶段会消耗绝大部分聚合物加工成型过程中所需过程，并利用数值模拟方法系统地研究了振动参数的能量，同时还会影响产品最终的性能，因此研究聚对振动诱导螺杆熔融过程的影响．经过几十年的研合物加工成型设备的熔融过程对于提高加工效率、究，单螺杆挤出机塑化过程中的熔融理论已经发展降低能耗具有重要的意义J．目前普遍采用螺杆机得比较完善，近几年较少有相关研究报道．2O世纪械对聚合物进行熔融塑化，如单螺杆挤出机、双螺杆80年代，一些学者针对不同类型的双螺杆挤出机的挤出机、往复式螺杆注射机等．聚合物螺杆塑化熔融

4、熔融机理开展了相关研究，如啮合同向旋转双螺杆机理研究主要围绕单螺杆和双螺杆开展．单螺杆熔融挤出熔融研究和啮合异向旋转双螺杆挤出熔融研究研究开展得比较早，1966年Tadmor等在Mad—等¨J，但由于双螺杆挤出机结构形式的多样化和dock骤冷停机取样的实验基础上建立了经典的单物料运动形式的复杂性，到目前为止，关于双螺杆熔螺杆熔融理论模型．后来，许多研究者对Tadmor的融机理的研究成果较少，相关报道不多，双螺杆挤出熔融模型进行完善和补充．Wong等。对螺杆熔融熔融理论的研究大多仍处于实验和数值模拟阶段．过程进行了大量可视化实验研究，提出了亚宏观固体积拉伸形变

5、支配的叶片挤出机作为一种全新相破碎理论．Syrjala提出了一种新型的熔融近似的塑化输运方式也，其熔融过程与传统的螺杆挤模拟方法，考虑了熔池中熔体的循环流动，并解释了出机有本质的区别，螺杆挤出机的熔融理论并不熔膜形成过程中存在延迟区的原因．冯彦洪等适用，研究叶片挤出机的熔融规律及机理对指导叶收稿日期：2013．08—03基金项目：国家“十二五”科技支撑计划项目(2011BAE15B02)；国家“973”计划项目(2012CB025902)；教育部新世纪优秀人才支持计划项目(NCET一11—0152)；NSFC一广东省政府联合基金资助项目(U1201242)；

6、广州市珠江科技新星专项(2011J2200058)；华南理工大学中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2014ZB0021)作者简介：张桂珍(1984-)，女，博士，主要从事聚合物成型加工新理论与新装备研究．E—mail：guizhenzhang@scut．edu．cn十通信作者：瞿金平(1957．)，男，中国工程院院士，教授，博士生导师，主要从事聚合物成型理论及装备研究．E—mail：jpqu@scut．ed1LI．ca第6期张桂珍等：叶片挤出机中聚丙烯熔融过程的可视化研究33片挤出机的结构和生产工艺设计会产生深远的圆柱状，颗粒尺寸比较均匀，平均直径为4

7、．5mm，高影响．度为3mm左右．聚合物熔融过程的实验研究方法有静态可视化聚丙烯(PP)小料：牌号330S，熔点为176℃，中和动态可视化两种形式．与静态可视化技术相比，动国石油化工股份有限公司茂名分公司生产，形状为球态可视化技术无需停机取样，能够实时、在线和动态形，尺寸大小变化比较大，颗粒直径为0．2～2．5nlln．地观察聚合物的熔融现象，在研究聚合物熔融过程2．2实验设备上具有比较大的优势．基于此，文中根据叶片挤出机组装式叶片挤出机的挤压系统有7组VPCU，的结构特征设计组装式的叶片挤出机，采用动态可在以后的描述过程中将第1组到第7组VPCU按照视化技

8、术在线观察不同尺寸的聚丙烯在叶片挤出机先后顺序分别定