塑料加工成型技术的最新研究进展_瞿金平.pdf

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1、塑料加工成型技术的最新研究进展1，2瞿金平(1．华南理工大学聚合物新型成型装备国家工程研究中心，广州510640;2．华南理工大学聚合物成型加工工程教育部重点实验室，广州510640)［摘要］依据塑料工业发展低耗、高效、环保型“绿色”加工成型技术的重大需求，随着塑料塑化输运方法的不断演变与创新，在塑料动态加工成型方法和设备的基础上提出和研究了基于拉伸流变的塑料加工成型方法和技术，着重讨论了拉伸形变支配的叶片挤压系统中塑料塑化输运过程、叶片挤压系统的技术特征和叶片塑化输运技术的应用。研究结果表明，

2、与传统技术及设备相比较，这种新技术及设备具有加工历程缩短50%以上、加工能耗降低30%左右、混合混炼效果好、制品质量提高、对物料适应性广等优异的技术性能。同时发现，新技术及设备在多相多组份复合材料、剪切热敏感高分子材料等物料体系的加工方面具有独特优势。［关键词］塑料;加工成型;拉伸形变;塑化输运［中图分类号］TQ32［文献标识码］A［文章编号］1009－1742(2011)10－0058－11型技术的创新思考与实践，突破了传统塑料塑化加1前言工方法与原理，将振动力场引入塑料塑化加工成型塑料已广泛

3、应用于国民经济各个领域中，成为全过程，提出并成功开发塑料动态加工成型方法及［2～4］与钢材、水泥、木材并驾齐驱的基础材料。塑料产业设备，实现了塑料加工成型原理和方法由“稳是轻工业支柱产业之一，塑料加工成型机械是轻工态”到“动态”的变革，取得了多项被鉴定为国际领装备的重要组成部分。随着轻工业的生产方式向先水平的关键技术成果，并系统地发展了塑料动态［5～10］“绿色”转变，低耗、高效、环保型的加工成型技术正加工成型理论。塑料动态塑化加工成型设备成为塑料加工行业的发展趋势，每一次技术创新性与传统螺杆式

4、设备相比，具有加工热机械历程缩短研究都会推动行业的技术进步。20%以上、加工能耗降低15%左右、制品性能提塑料加工成型是物料在热机械作用下的形变过高、对物料适应性广等显著特点，已经成功实现产业程，通常称该过程为热机械历程，即通过热能以及机化和推广应用。械能的转化将塑料熔融塑化并经特定的模具形成制在塑料动态加工技术研究开发过程中，发现在品。因此，如何最大限度地提高能量转化效率，即提螺杆轴向振动对物料产生动态剪切的同时，塑化输高传热传质效率、缩短热机械作用历程成为塑料加运空间发生随时间的周期性变化，

5、从而对物料产生工节能降耗的关键所在。以螺杆作为结构标志和原了附加拉压形变，而且随着动态剪切强度的增加，拉理特征的螺杆机械是国内外广泛应用的塑料加工成压形变也随之加强，物料塑化输运过程中传质传热型设备，但却普遍存在塑化输运热机械历程长、能耗效果被强化。由于塑料动态塑化加工成型技术与装高、设备体积和重量大、对物料特性依赖性强等缺备还是以螺杆作为塑化输运工具，改变不了拖曳剪［1］陷。笔者及其研究团队经过多年对塑料加工成切流变的主导地位，强化传质传热潜力有限。最近［收稿日期］2011－08－15［基金项

6、目］国家自然科学基金项目(10872071;50973035;50903033);国家科技支撑计划项目(2009BA184B06)［作者简介］瞿金平(1953—)，男，湖北黄梅县人，华南理工大学教授、博士生导师，主要从事聚合物成型理论与装备的研究;E－mail:jpqu@scut．edu．cn58中国工程科学几年，经过大量的理论与实践，笔者及其研究团队提场，其中在剪切力场作用下，物料在输运过程中速度出了基于拉伸流变的高分子材料塑化输运新机理，梯度与输运方向相互垂直，而在拉伸力场作用下，其改变了剪

7、切形变起支配作用的高分子材料塑化输运速度梯度方向与输运方向相同。机理，发明了拉伸形变支配的无螺杆塑料动态塑化2．1传统螺杆塑化输运机理［11］加工新方法及装备，实现了塑料加工成型原理和在传统螺杆塑化输运过程中，物料在螺杆转动方法由“基于剪切流变”到“基于拉伸流变”的变革。的剪切力场和料筒外加热温度场的联合作用下完成这种新方法及技术是塑料动态塑化加工成型方法及固体输送、熔融塑化、熔体输送过程，如图1所示。技术的继承与发展，将为我国塑料加工技术与装备图1中，螺杆与料筒被简化为两平行板，其中运动板［1

8、2］在国际上取得又一自主知识产权，同时开辟了塑相当于旋转的螺杆，固定板相当于料筒。运动板摩料加工成型技术及理论研究的新领域，对提高我国擦、拖曳物料在两平板间流动并产生垂直于流动方乃至世界在塑料加工成型领域的学术水平、推动我向的速度梯度，也就是物料在剪切流场中流动与变国塑料加工及机械工业的发展、促进塑料加工工程形。因此，这是基于剪切流变的塑化输运机理，或者科学与技术进步具有重要意义。说是剪切形变支配的塑化输运方法。由于塑料是热的不良导体，加上在剪切流场中是层流换热，致使传2塑料塑化输运方法的演变与