三螺杆挤出机制备PLA/PCL共混物及其性能研究
发布时间：2021-03-28 08:19
随着消费者环保意识的提高和国家对环境政策的收紧,可生物降解材料得到了越来越多的关注。聚乳酸（PLA）由于力学强度高且可生物降解,被认为是最有希望的一种“绿色材料”。但PLA本身脆性高、延展性差和熔体强度低等特点,制约了PLA大规模工业化生产应用。为了满足生产和使用的要求,需要对其增韧改性。熔融共混是最常用的PLA增韧改性方法之一,其改性效果受加工设备以及共混物组成的影响。基于三螺杆挤出机优良的塑化混合特性和聚己内酯（PCL）突出的低温韧性,本文采用数值模拟方法模拟了一字型三螺杆挤出机加工聚乳酸基共混材料的混合效果,并在此基础上,以PCL为增韧剂,探究了加工工艺（转速）、改性方法（物理共混和反应共混）、基体配比（PCL含量）及相容剂含量对共混物性能的影响规律。主要内容和结论如下:（1）采用粒子示踪法模拟了物料在一字型三螺杆挤出机中的混合过程,探究了聚乳酸基材料在三螺杆挤出机中的混合特性,并通过实验进行了验证。模拟结果表明,粒子在三螺杆挤出机中经历了较为复杂的流动历程。随转速提高,粒子经历的最大剪切速率增加,相邻粒子间距离增大。不同转速实验的扫描电镜图（SEM）显示,提高转速,有利于减小分...
【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】：
PLA生命周期示意图
华南理工大学硕士学位论文4图1-2销钉螺杆元件Fig.1-2Pinscrewelement屏障元件（Maddock元件）结构特点如图1-3所示，通过在流动前沿设置屏障，并开设若干纵向沟槽，在强剪切作用下实现物料的熔融塑化和分散。纵向沟槽根据物料流动状态分为进口槽和出口槽。进口槽的出口封闭，出口槽的进口封闭，两种沟槽相间设置，实现物料的轴向流动。沟槽入口间隙较大，出口间隙较校此结构特点决定物料在流过沟槽时，经历了分流、合并和界面增加过程，同时由于间隙的存在，固体床破碎成细小固体颗粒，受到强烈的剪切，生成大量剪切热，物料的塑化和混合行为得到改善。图1-3Maddock元件[11,12]Fig.1-3Maddockelement[11,12]1.3.2多螺杆挤出机在单螺杆上设置新型螺杆元件，虽然能大幅度改善单螺杆挤出机的混合性能，但依然难以满足共混加工的要求。除了改变螺杆元件及其组合方式外，直接增加螺杆数量，也能显著提高混合效果。不少资料将螺杆数不少于3的挤出机称为多螺杆挤出机，本文为了行文方便，将所有通过增加螺杆数目改变物料流动状态的挤出机统称为多螺杆挤出机。双螺杆挤出机由于其工作原理与其他多螺杆挤出机类似，因此一并讨论。在各式各样的多螺杆挤出机中，应用最广泛的是双螺杆挤出机和三螺杆挤出机。常见的螺杆组合
华南理工大学硕士学位论文4图1-2销钉螺杆元件Fig.1-2Pinscrewelement屏障元件（Maddock元件）结构特点如图1-3所示，通过在流动前沿设置屏障，并开设若干纵向沟槽，在强剪切作用下实现物料的熔融塑化和分散。纵向沟槽根据物料流动状态分为进口槽和出口槽。进口槽的出口封闭，出口槽的进口封闭，两种沟槽相间设置，实现物料的轴向流动。沟槽入口间隙较大，出口间隙较校此结构特点决定物料在流过沟槽时，经历了分流、合并和界面增加过程，同时由于间隙的存在，固体床破碎成细小固体颗粒，受到强烈的剪切，生成大量剪切热，物料的塑化和混合行为得到改善。图1-3Maddock元件[11,12]Fig.1-3Maddockelement[11,12]1.3.2多螺杆挤出机在单螺杆上设置新型螺杆元件，虽然能大幅度改善单螺杆挤出机的混合性能，但依然难以满足共混加工的要求。除了改变螺杆元件及其组合方式外，直接增加螺杆数量，也能显著提高混合效果。不少资料将螺杆数不少于3的挤出机称为多螺杆挤出机，本文为了行文方便，将所有通过增加螺杆数目改变物料流动状态的挤出机统称为多螺杆挤出机。双螺杆挤出机由于其工作原理与其他多螺杆挤出机类似，因此一并讨论。在各式各样的多螺杆挤出机中，应用最广泛的是双螺杆挤出机和三螺杆挤出机。常见的螺杆组合
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚己内酯对聚乳酸熔融结晶的影响[J]. 富学宇,王利霞,赵幸一,李倩. 塑料工业. 2020(05)
[2]高分子材料体积拉伸流变加工技术进展[J]. 全婷婷,黄照夏,肖和平,瞿金平. 塑料. 2020(02)
[3]挤出工艺对纳米碳酸钙母料性能影响[J]. 柯俊沐,郭振雄,陈明鹏,陈晓峰,刘志鹏,陈登龙. 工程塑料应用. 2020(04)
[4]场协同理论在聚合物加工中的应用[J]. 鉴冉冉,谢鹏程,丁玉梅,杨卫民. 塑料. 2019(03)
[5]非等温条件下啮合同向双螺杆挤出过程数值模拟分析[J]. 赵玉莲,李鑫,安琪,黄志刚. 食品与机械. 2019(04)
[6]螺杆熔融段构型对传热效率的影响[J]. 谭伟华,关昌峰,谢鹏程,杨卫民,鉴冉冉. 塑料科技. 2019(03)
[7]酯交换反应对PLA/PBS共混物性能的影响[J]. 丁正亚,王蕾,王标兵. 工程塑料应用. 2018(03)
[8]增容剂改性PLA/PBAT共混物的制备及性能研究[J]. 李冲,何子伟,吴颖岚,何晓红,杜武青,马艾丽,钟俊文,冯彦洪,廖正福. 塑料工业. 2018(01)
[9]拉伸形变作用下PLA/PBS增韧共混物力学性能研究[J]. 徐文华,杨智韬,殷小春,徐百平. 中国塑料. 2016(01)
[10]E-BA-GMA三嵌段共聚物对PLA/PBAT体系的增韧改性研究[J]. 熊凯,焦建,钟宇科,徐依斌,章明秋. 合成材料老化与应用. 2014(01)
博士论文
[1]聚酯复合体系体积脉动共混机理及其结构性能研究[D]. 邱峰.华南理工大学 2019
[2]纳米填充体系体积拉伸形变混合机理及其结构性能研究[D]. 陈荣源.华南理工大学 2016
[3]叶片挤出机反应加工生物可降解PBS和PLA及其性能研究[D]. 卢翔.华南理工大学 2015
[4]共混改性聚乳酸复合材料的制备与结构性能研究[D]. 张越.江南大学 2014
[5]聚乳酸复合体系在体积拉伸流场中相态演化与机理研究[D]. 贾仕奎.华南理工大学 2014
[6]体积拉伸流场中PS/LLDPE共混物的强制增容及机理研究[D]. 吴正环.华南理工大学 2013
[7]聚合物复合材料三螺杆动态挤出过程及其结构性能研究[D]. 何和智.华南理工大学 2012
[8]聚合物叶片挤出机熔体正位移输送和混合特性研究[D]. 杨智韬.华南理工大学 2009
[9]双螺杆挤出过程轴向循环流理论分析及实验研究[D]. 马秀清.北京化工大学 2001
硕士论文
[1]偏心转子挤出机流场和混合性能的数值模拟与实验[D]. 范德军.华南理工大学 2019
[2]三螺杆挤出机制备PLA/PBAT共混物及其性能研究[D]. 刘必达.华南理工大学 2019
[3]拉伸流场下PET/PBE共混物的制备及其性能研究[D]. 刘仕明.华南理工大学 2019
[4]拉伸流场下m-PE/PET共混物的制备及其性能研究[D]. 薛峰.华南理工大学 2019
[5]双螺杆挤出机元件对固体推进剂脱挥能力的研究[D]. 尹晖东.北京化工大学 2018
[6]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[D]. 张天然.华南理工大学 2018
[7]聚合物叶片挤出机混合性能与能耗的数值模拟研究[D]. 雷绍阔.华南理工大学 2014
[8]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
[9]聚己内酯/聚乳酸/纳米粒子复合材料的结构与性能[D]. 林东坡.扬州大学 2011
[10]聚己内酯合成与改性的研究[D]. 於秋霞.西北工业大学 2003
本文编号：3105202
【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】：
PLA生命周期示意图
华南理工大学硕士学位论文4图1-2销钉螺杆元件Fig.1-2Pinscrewelement屏障元件（Maddock元件）结构特点如图1-3所示，通过在流动前沿设置屏障，并开设若干纵向沟槽，在强剪切作用下实现物料的熔融塑化和分散。纵向沟槽根据物料流动状态分为进口槽和出口槽。进口槽的出口封闭，出口槽的进口封闭，两种沟槽相间设置，实现物料的轴向流动。沟槽入口间隙较大，出口间隙较校此结构特点决定物料在流过沟槽时，经历了分流、合并和界面增加过程，同时由于间隙的存在，固体床破碎成细小固体颗粒，受到强烈的剪切，生成大量剪切热，物料的塑化和混合行为得到改善。图1-3Maddock元件[11,12]Fig.1-3Maddockelement[11,12]1.3.2多螺杆挤出机在单螺杆上设置新型螺杆元件，虽然能大幅度改善单螺杆挤出机的混合性能，但依然难以满足共混加工的要求。除了改变螺杆元件及其组合方式外，直接增加螺杆数量，也能显著提高混合效果。不少资料将螺杆数不少于3的挤出机称为多螺杆挤出机，本文为了行文方便，将所有通过增加螺杆数目改变物料流动状态的挤出机统称为多螺杆挤出机。双螺杆挤出机由于其工作原理与其他多螺杆挤出机类似，因此一并讨论。在各式各样的多螺杆挤出机中，应用最广泛的是双螺杆挤出机和三螺杆挤出机。常见的螺杆组合
华南理工大学硕士学位论文4图1-2销钉螺杆元件Fig.1-2Pinscrewelement屏障元件（Maddock元件）结构特点如图1-3所示，通过在流动前沿设置屏障，并开设若干纵向沟槽，在强剪切作用下实现物料的熔融塑化和分散。纵向沟槽根据物料流动状态分为进口槽和出口槽。进口槽的出口封闭，出口槽的进口封闭，两种沟槽相间设置，实现物料的轴向流动。沟槽入口间隙较大，出口间隙较校此结构特点决定物料在流过沟槽时，经历了分流、合并和界面增加过程，同时由于间隙的存在，固体床破碎成细小固体颗粒，受到强烈的剪切，生成大量剪切热，物料的塑化和混合行为得到改善。图1-3Maddock元件[11,12]Fig.1-3Maddockelement[11,12]1.3.2多螺杆挤出机在单螺杆上设置新型螺杆元件，虽然能大幅度改善单螺杆挤出机的混合性能，但依然难以满足共混加工的要求。除了改变螺杆元件及其组合方式外，直接增加螺杆数量，也能显著提高混合效果。不少资料将螺杆数不少于3的挤出机称为多螺杆挤出机，本文为了行文方便，将所有通过增加螺杆数目改变物料流动状态的挤出机统称为多螺杆挤出机。双螺杆挤出机由于其工作原理与其他多螺杆挤出机类似，因此一并讨论。在各式各样的多螺杆挤出机中，应用最广泛的是双螺杆挤出机和三螺杆挤出机。常见的螺杆组合
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚己内酯对聚乳酸熔融结晶的影响[J]. 富学宇,王利霞,赵幸一,李倩. 塑料工业. 2020(05)
[2]高分子材料体积拉伸流变加工技术进展[J]. 全婷婷,黄照夏,肖和平,瞿金平. 塑料. 2020(02)
[3]挤出工艺对纳米碳酸钙母料性能影响[J]. 柯俊沐,郭振雄,陈明鹏,陈晓峰,刘志鹏,陈登龙. 工程塑料应用. 2020(04)
[4]场协同理论在聚合物加工中的应用[J]. 鉴冉冉,谢鹏程,丁玉梅,杨卫民. 塑料. 2019(03)
[5]非等温条件下啮合同向双螺杆挤出过程数值模拟分析[J]. 赵玉莲,李鑫,安琪,黄志刚. 食品与机械. 2019(04)
[6]螺杆熔融段构型对传热效率的影响[J]. 谭伟华,关昌峰,谢鹏程,杨卫民,鉴冉冉. 塑料科技. 2019(03)
[7]酯交换反应对PLA/PBS共混物性能的影响[J]. 丁正亚,王蕾,王标兵. 工程塑料应用. 2018(03)
[8]增容剂改性PLA/PBAT共混物的制备及性能研究[J]. 李冲,何子伟,吴颖岚,何晓红,杜武青,马艾丽,钟俊文,冯彦洪,廖正福. 塑料工业. 2018(01)
[9]拉伸形变作用下PLA/PBS增韧共混物力学性能研究[J]. 徐文华,杨智韬,殷小春,徐百平. 中国塑料. 2016(01)
[10]E-BA-GMA三嵌段共聚物对PLA/PBAT体系的增韧改性研究[J]. 熊凯,焦建,钟宇科,徐依斌,章明秋. 合成材料老化与应用. 2014(01)
博士论文
[1]聚酯复合体系体积脉动共混机理及其结构性能研究[D]. 邱峰.华南理工大学 2019
[2]纳米填充体系体积拉伸形变混合机理及其结构性能研究[D]. 陈荣源.华南理工大学 2016
[3]叶片挤出机反应加工生物可降解PBS和PLA及其性能研究[D]. 卢翔.华南理工大学 2015
[4]共混改性聚乳酸复合材料的制备与结构性能研究[D]. 张越.江南大学 2014
[5]聚乳酸复合体系在体积拉伸流场中相态演化与机理研究[D]. 贾仕奎.华南理工大学 2014
[6]体积拉伸流场中PS/LLDPE共混物的强制增容及机理研究[D]. 吴正环.华南理工大学 2013
[7]聚合物复合材料三螺杆动态挤出过程及其结构性能研究[D]. 何和智.华南理工大学 2012
[8]聚合物叶片挤出机熔体正位移输送和混合特性研究[D]. 杨智韬.华南理工大学 2009
[9]双螺杆挤出过程轴向循环流理论分析及实验研究[D]. 马秀清.北京化工大学 2001
硕士论文
[1]偏心转子挤出机流场和混合性能的数值模拟与实验[D]. 范德军.华南理工大学 2019
[2]三螺杆挤出机制备PLA/PBAT共混物及其性能研究[D]. 刘必达.华南理工大学 2019
[3]拉伸流场下PET/PBE共混物的制备及其性能研究[D]. 刘仕明.华南理工大学 2019
[4]拉伸流场下m-PE/PET共混物的制备及其性能研究[D]. 薛峰.华南理工大学 2019
[5]双螺杆挤出机元件对固体推进剂脱挥能力的研究[D]. 尹晖东.北京化工大学 2018
[6]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[D]. 张天然.华南理工大学 2018
[7]聚合物叶片挤出机混合性能与能耗的数值模拟研究[D]. 雷绍阔.华南理工大学 2014
[8]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
[9]聚己内酯/聚乳酸/纳米粒子复合材料的结构与性能[D]. 林东坡.扬州大学 2011
[10]聚己内酯合成与改性的研究[D]. 於秋霞.西北工业大学 2003
本文编号：3105202
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