三螺杆挤出机制备聚烯烃基石墨导电复合材料的性能研究
发布时间：2021-11-11 06:54
随着电子电气工业的发展,填充型聚合物基导电复合材料因其成本低廉,加工方便,可成型性好,电导率可调等优点而得到越来越广泛的应用。导电填料在聚合物基体中的分散效果决定了复合材料导电性的优劣,三螺杆挤出机具备优异的混炼性能,十分适合制备聚合物基导电复合材料。本论文首先通过数值模拟方法研究了一字型三螺杆挤出机的混炼特性,然后选择高密度聚乙烯（HDPE）和聚丙烯（PP）为聚合物基体,石墨纳米片（GNP）为导电填料,通过三螺杆挤出机制备了HDPE/GNP以及HDPE/PP/GNP导电复合材料,并研究了组分配比,挤出机工艺参数对复合材料微观结构,导电性能,力学性能,加工流变性能的影响。数值模拟结果表明,一字型三螺杆挤出机均化段平面流场的流动速率,剪切速率数值均随螺杆转速的增大而呈近似线性增大。剪切应力也随螺杆转速的增大而增大,但增幅会逐渐放缓,分散指数则对螺杆转速没有依赖性。流场中高剪切应力区主要出现在螺杆与机筒间隙处以及三根螺杆之间的啮合区。而高分散指数区则出现在高剪切速率区域与低剪切速率区域的交界区域。模拟加工时间的增加和螺杆转速的增大都有利于更多的物料粒子经历高剪切应力,而螺杆转速的影响更为显...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1-1分散混合和分布混合[43]
图 1-2 拉伸，剪切，置换混炼过程[46]Fig1-2 Stretching, Shearing, Replacement Mixing Process杆挤出机混炼性能的研究进展出机按照三根螺杆排列方式不同可分为一字型三螺杆和品字形即三根螺杆水平排列在一条直线上，如图 1-3a 所示；品字形三螺形排布，形状近似一个倒立的“品”字，如图 1-3b 所示。三螺杆的熔体流场更加复杂，目前对其流场特性及混炼性能进行较多研
图 2-2 三螺杆挤出机螺杆及机筒平面几何模型Fig.2-2 2D geometry model of triple-screw extruder’s cylinder and screws用了 ICEM-CFD16.0 对混炼元件截面及流体区域截面进行平面网动区域是不断变化的，物理参数场如速度场，剪切速率场中的剧烈的，但根据流体力学及流变学可以预计流体区域的边缘位置以及三合的位置，所以本章采用了自由网格划分技术，并对三螺杆混炼元细化（refine）划分，最终划分得到的有限元模型如图 2-3 所示，划个。
【参考文献】：
期刊论文
[1]螺杆剪切对聚丙烯/石墨烯微片纳米复合材料形态和性能的影响[J]. 徐子威,张婧婧,何穗华,赖永健,杨涛,余浩斌. 塑料科技. 2018(02)
[2]石墨纳米片/聚乙烯复合物分子动力学模拟[J]. 高俊国,孙伟峰,李明,房权生,张晓虹. 复合材料学报. 2018(08)
[3]高分子基导电复合材料研究进展[J]. 张海鑫,冯振学,韩向艳,雷良才. 当代化工. 2017(05)
[4]浅谈石墨的成因及用途[J]. 宋世杰,葛钧,李新凤,马俊鹏,张云龙. 地球. 2013(05)
[5]聚合物熔体黏度对炭黑/PP/HDPE复合材料导电性能的影响[J]. 彭浩,曾斌,刘述梅,袁彦超,何和智,赵建青,赵颖,陈亦皇. 塑料工业. 2013(03)
[6]两种高密度聚乙烯熔体的黏度曲线[J]. 廖华勇,陶国良. 常州大学学报(自然科学版). 2012(04)
[7]PP/HDPE共混体系毛细管流变性能研究[J]. 陶国良,刘涌,廖华勇,纪波印,李靖. 现代塑料加工应用. 2012(03)
[8]基于拉伸破碎原理的单螺杆拉伸混炼元件的研究[J]. 林祥,任冬云,王奎升. 中国塑料. 2011(12)
[9]纳米石墨微片/聚氯乙烯复合材料的制备与性能[J]. 程博,齐暑华,何栋,曹鹏. 复合材料学报. 2012(01)
[10]平行双螺杆挤出机的螺杆几何学[J]. 毕超,曹利,李翱,江波. 塑料. 2011(04)
硕士论文
[1]兼具导电及电磁屏蔽功能的聚烯烃复合材料的制备[D]. 彭浩.华南理工大学 2012
[2]石墨填充多相高分子导电复合材料电性能研究[D]. 郑桂成.中国海洋大学 2012
[3]三螺杆挤出机混合特性的数值模拟和实验研究[D]. 庞军舰.北京化工大学 2012
[4]聚合物叶片挤出机流场与混合性能的数值模拟研究[D]. 梁耀桓.华南理工大学 2012
[5]同向三螺杆挤出机的混炼性能评价[D]. 张伟.北京化工大学 2011
[6]组合式三螺杆挤出机中流动和混合的数值模拟[D]. 邓霁兰.华南理工大学 2010
[7]聚合物/石墨导电复合材料的制备及其性能研究[D]. 李大军.扬州大学 2007
[8]石墨导电复合材料制备及性能研究[D]. 张华勇.山东大学 2006
[9]三螺杆挤出机螺纹元件及混合机理研究[D]. 朱常委.北京化工大学 2002
本文编号：3488398
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1-1分散混合和分布混合[43]
图 1-2 拉伸，剪切，置换混炼过程[46]Fig1-2 Stretching, Shearing, Replacement Mixing Process杆挤出机混炼性能的研究进展出机按照三根螺杆排列方式不同可分为一字型三螺杆和品字形即三根螺杆水平排列在一条直线上，如图 1-3a 所示；品字形三螺形排布，形状近似一个倒立的“品”字，如图 1-3b 所示。三螺杆的熔体流场更加复杂，目前对其流场特性及混炼性能进行较多研
图 2-2 三螺杆挤出机螺杆及机筒平面几何模型Fig.2-2 2D geometry model of triple-screw extruder’s cylinder and screws用了 ICEM-CFD16.0 对混炼元件截面及流体区域截面进行平面网动区域是不断变化的，物理参数场如速度场，剪切速率场中的剧烈的，但根据流体力学及流变学可以预计流体区域的边缘位置以及三合的位置，所以本章采用了自由网格划分技术，并对三螺杆混炼元细化（refine）划分，最终划分得到的有限元模型如图 2-3 所示，划个。
【参考文献】：
期刊论文
[1]螺杆剪切对聚丙烯/石墨烯微片纳米复合材料形态和性能的影响[J]. 徐子威,张婧婧,何穗华,赖永健,杨涛,余浩斌. 塑料科技. 2018(02)
[2]石墨纳米片/聚乙烯复合物分子动力学模拟[J]. 高俊国,孙伟峰,李明,房权生,张晓虹. 复合材料学报. 2018(08)
[3]高分子基导电复合材料研究进展[J]. 张海鑫,冯振学,韩向艳,雷良才. 当代化工. 2017(05)
[4]浅谈石墨的成因及用途[J]. 宋世杰,葛钧,李新凤,马俊鹏,张云龙. 地球. 2013(05)
[5]聚合物熔体黏度对炭黑/PP/HDPE复合材料导电性能的影响[J]. 彭浩,曾斌,刘述梅,袁彦超,何和智,赵建青,赵颖,陈亦皇. 塑料工业. 2013(03)
[6]两种高密度聚乙烯熔体的黏度曲线[J]. 廖华勇,陶国良. 常州大学学报(自然科学版). 2012(04)
[7]PP/HDPE共混体系毛细管流变性能研究[J]. 陶国良,刘涌,廖华勇,纪波印,李靖. 现代塑料加工应用. 2012(03)
[8]基于拉伸破碎原理的单螺杆拉伸混炼元件的研究[J]. 林祥,任冬云,王奎升. 中国塑料. 2011(12)
[9]纳米石墨微片/聚氯乙烯复合材料的制备与性能[J]. 程博,齐暑华,何栋,曹鹏. 复合材料学报. 2012(01)
[10]平行双螺杆挤出机的螺杆几何学[J]. 毕超,曹利,李翱,江波. 塑料. 2011(04)
硕士论文
[1]兼具导电及电磁屏蔽功能的聚烯烃复合材料的制备[D]. 彭浩.华南理工大学 2012
[2]石墨填充多相高分子导电复合材料电性能研究[D]. 郑桂成.中国海洋大学 2012
[3]三螺杆挤出机混合特性的数值模拟和实验研究[D]. 庞军舰.北京化工大学 2012
[4]聚合物叶片挤出机流场与混合性能的数值模拟研究[D]. 梁耀桓.华南理工大学 2012
[5]同向三螺杆挤出机的混炼性能评价[D]. 张伟.北京化工大学 2011
[6]组合式三螺杆挤出机中流动和混合的数值模拟[D]. 邓霁兰.华南理工大学 2010
[7]聚合物/石墨导电复合材料的制备及其性能研究[D]. 李大军.扬州大学 2007
[8]石墨导电复合材料制备及性能研究[D]. 张华勇.山东大学 2006
[9]三螺杆挤出机螺纹元件及混合机理研究[D]. 朱常委.北京化工大学 2002
本文编号：3488398
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