单轴偏心转子挤出机固体输送过程及特性研究

发布时间：2024-12-07 01:28

　　成型加工工艺与方法对高分子材料制品的性能与产能有着至关重要的影响,固体输送作为聚合物塑化输运的关键阶段,不仅影响聚合物熔体的形态、成色与均匀性等指标,还直接决定着塑料制品的产能与加工效率。偏心转子塑化输运方法以拉伸流变为主导,打破了传统剪切流变为主导的塑化输运过程,具有输送效率高、物料适应性好的优势。在新型单轴偏心转子挤出机设备开发的基础上,针对其固体输送过程及特性开展研究,依次为:固体输运机理与单元参数化、过程实验与测试方法、输送量解析与实验验证、聚烯烃固体输送实验、聚丙烯/高岭土固体输送实验。主要工作如下:首先,分析了单轴偏心转子挤出机和单轴偏心转子塑化输运单元的输运原理,并将固体输送单元细分为封闭正位移单元和非封闭排气单元,对包括转子、定子、腔体在内的固体输送单元部件进行参数化,为实验研究奠定理论基础。此外,就输送特性实验、骤冷拆机实验、聚烯烃固体输送实验与聚丙烯/高岭土固体输送等实验内容、所需实验材料、实验设备及其结构、工艺参数、测试与表征方法等进行说明,为后续的实验研究做准备工作。其次,对聚合物固体输送量指标进行理论建模及实验验证。根据介质在密闭容腔中被压缩而强制排出的正位移原...

【文章页数】：148 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
物理量名称及符号
第一章 绪论
    1.1 概述
    1.2 传统的固体输送机理
        1.2.1 摩擦拖曳支配的固体输送机理
        1.2.2 正位移支配的固体输送机理
        1.2.3 固体输送过程中的形变和熔融机理
    1.3 体积拉伸流变的机理及应用
        1.3.1 体积拉伸流变的机理
        1.3.2 体积拉伸流变的应用
    1.4 研究意义、目的、内容和创新点
        1.4.1 研究意义和目的
        1.4.2 研究内容
        1.4.3 创新点
第二章 固体输送原理及单元的参数化
    2.1 偏心转子挤出机组成结构
        2.1.1 挤压系统
        2.1.2 传动系统
        2.1.3 控制系统
        2.1.4 加热冷却系统
    2.2 偏心转子挤出机工作机理
        2.2.1 偏心转子输运单元的输运原理
        2.2.2 偏心转子挤出机的输运原理
    2.3 固体输送单元的参数化
        2.3.1 转子的型线方程
        2.3.2 定子的型线方程
        2.3.3 腔体的厚度方程
    2.4 本章小结
第三章 固体输送过程实验与测量表征方法
    3.1 实验内容
        3.1.1 输送特性实验
        3.1.2 拆机实验
        3.1.3 聚烯烃体系实验
        3.1.4 聚丙烯/高岭土体系实验
    3.2 实验材料
        3.2.1 基本参数
        3.2.2 热性能参数
        3.2.3 流变性能参数
    3.3 实验设备及参数
        3.3.1 固体输送测试设备
        3.3.2 偏心转子挤出机
        3.3.3 其他仪器
    3.4 测试与表征方法
        3.4.1 微观形貌测试(SEM)
        3.4.2 差示扫描量热法(DSC)
        3.4.3 X射线衍射测试(XRD)
        3.4.4 热重分析(TG)
        3.4.5 流变性能测试(DRM)
    3.5 本章小结
第四章 固体输送量解析及实验验证
    4.1 固体输送量
        4.1.1 固体输送质量模型
        4.1.2 单股固体输送质量
        4.1.3 返料系数
    4.2 输送量解析及实验验证
        4.2.1 输送量与物料种类的关系
        4.2.2 输送量与偏心距的关系
        4.2.3 输送量与定子导程的关系
        4.2.4 输送量与转速的关系
        4.2.5 输送量与间隙的关系
        4.2.6 输送量与压力的关系
    4.3 本章小结
第五章 聚烯烃固体输送形态与特性
    5.1 固体输送形态分析
        5.1.1 散粒体聚集
        5.1.2 聚集体压实
        5.1.3 压实体输送
        5.1.4 固体单元密度变化
    5.2 形态与工艺参数的关系
        5.2.1 形态与温度的关系
        5.2.2 形态与转速的关系
        5.2.3 形态与摩擦的关系
    5.3 聚烯烃固体输送特性分析
        5.3.1 微观形貌
        5.3.2 结晶性能
        5.3.3 凝聚态结构
        5.3.4 热稳定性
        5.3.5 流变性能
    5.4 本章小结
第六章 聚丙烯/高岭土固体输送特性
    6.1 聚丙烯填充体系在不同流场下的分散
        6.1.1 螺杆剪切流场下玻璃微珠的分散
        6.1.2 叶片拉伸流场下碳酸钙的分散
    6.2 聚丙烯/高岭土偏心转子固体输送特性分析
        6.2.1 微观形貌
        6.2.2 结晶性能
        6.2.3 凝聚态结构
        6.2.4 热稳定性
        6.2.5 流变性能
    6.3 本章小结
结论
展望
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
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本文编号：4014573