聚合物混煉技術(shù)與工程

前言

　　間歇式和連續(xù)式混煉機械以及單螺桿和雙螺桿擠出機可追溯至19世紀90年代，它們最初應用于食品工業(yè)和用于輸送潤滑油。20世紀的前20年，與汽車用充氣輪胎制造相關(guān)的現(xiàn)代橡膠工業(yè)得到了發(fā)展，而現(xiàn)代密煉機正是始于這個時期。真正的合成聚合物工業(yè)誕生于20世紀20年代，并于20世紀30年代和40年代開始得到快速發(fā)展，單螺桿和嚙合反向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機也于這一時期開始被廣泛采用，但主要用作泵送機械。德國的I.G.Farbenindustrie公司于20世紀30年代和40年代開展了一些研發(fā)計劃，包括各種嚙合同向旋轉(zhuǎn)和反向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機這類連續(xù)式混煉機械等，但只在20世紀50年代和60年代，隨著雙螺桿擠出機和捏合機積木式結(jié)構(gòu)的發(fā)展，才出現(xiàn)現(xiàn)代的混合技術(shù)與工程。然而，直至約1980年才開始對間歇式和連續(xù)式混煉機械中的流動和混煉機理開展基礎研究。　　工程師為了解決混煉問題，可采用各種各樣的混煉機械，包括分離（或相切）轉(zhuǎn)子和嚙合轉(zhuǎn)子間歇式密煉機以及結(jié)構(gòu)范圍寬得多的許多連續(xù)式混煉機械，后者又包括單螺桿擠出機和積木式單螺桿Buss往復捏合機以及帶有一系列不同混煉元件的積木式嚙合同向旋轉(zhuǎn)和反向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機，其中反向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機的結(jié)構(gòu)有嚙合和相切兩種。這些混煉機械的每種結(jié)構(gòu)均有其優(yōu)缺點，與其他結(jié)構(gòu)相比更適用于某些用途。目前的趨勢似乎是對每一種用途均采用積木式嚙合同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機，但這看來更多是非技術(shù)的管理人員而非富有創(chuàng)新意識的工程師的決定。

內(nèi)容概要

　　《聚合物混煉技術(shù)與工程》對聚合物混煉技術(shù)和機械進行了較完整的論述，尤其是對各種混煉機械的發(fā)展和歷史、技術(shù)進展和結(jié)構(gòu)演變進行了詳細的描述，為混煉機械的創(chuàng)新設計提供了基礎。其中包括各種類型的間歇式和連續(xù)式混煉機械以及喂料器；其次是對各種類型混煉機械的發(fā)展歷史、技術(shù)進展和結(jié)構(gòu)演變進行了詳細的描述，這在其他同類書中是鮮見的；第三，兼顧技術(shù)和基礎知識兩方面。《聚合物混煉技術(shù)與工程》可供從事高分子材料加工和應用的工程技術(shù)人員以及從事高分子材料加工和相關(guān)專業(yè)的研究人員參考。

書籍目錄

第1章 混煉和分散機理1.1 概述1.2 混合狀態(tài)的表征1.3 界面和界面張力1.4 混煉概述1.5 界面面積增長的建模1.6 共混時相的破裂1.6.1 聚合物熔體相的初始破裂1.6.2 空氣中液態(tài)絲狀物的破裂1.6.3 液態(tài)基體中液態(tài)絲狀物的破裂1.6.4 液滴的形變1.6.5 對機械混煉聚合物共混物的研究1.6.6 聚集1.7 聚合物混煉中粒子團聚體的破裂參考文獻第2章 聚合物混煉機械概述2.1 簡介2.2 混煉機械的分類2.3 混煉技術(shù)發(fā)展的歷史回顧2.3.1 第一時期——開煉機2.3.2 第二時期——密煉機2.3.3 第三時期——連續(xù)混煉機械參考文獻第3章 間歇混煉機和密煉機3.1 簡介3.2 間歇混煉機和密煉機的分類3.3 技術(shù)發(fā)展概述3.3.1 開煉機輥筒與開放式混煉室3.3.2 分離轉(zhuǎn)子密煉機3.3.3 相切轉(zhuǎn)子3.3.4 嚙合轉(zhuǎn)子3.3.5 串聯(lián)式密煉機3.3.6 密煉機制造公司現(xiàn)狀3.4 總體機械結(jié)構(gòu)：機械和混煉過程3.4.1 機械結(jié)構(gòu)3.4.2 混煉周期3.5 分離轉(zhuǎn)子密煉機3.5.1 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)3.5.1.1 最早的結(jié)構(gòu)3.5.1.2 四棱轉(zhuǎn)子3.5.1.3 新型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)3.5.2 流動和混煉機理的實驗研究3.5.3 數(shù)值模擬3.6 嚙合轉(zhuǎn)子密煉機3.6.1 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)3.6.2 流動和混煉機理的實驗研究3.6.3 數(shù)值模擬參考文獻第4章 單螺桿擠出機4.1 概述4.2 混合中的應用4.3 發(fā)展歷史概述4.4 單螺桿擠出機的結(jié)構(gòu)4.5 螺桿結(jié)構(gòu)和功能4.5.1 固體輸送4.5.2 熔融4.5.3 熔體輸送4.5.4 兩階螺桿4.5.5 混煉4.6 附加式混合器4.7 按比例放大4.8 操作4.9 不良現(xiàn)象及其排除方法4.1 0結(jié)論參考文獻第5章 捏合機5.1 發(fā)展概述5.2 工作原理5.3 新型的捏合機5.3.1 捏合機特性5.3.2 停留時間5.3.3 新型的螺桿結(jié)構(gòu)5.3.4 齒形銷釘5.3.5 造粒/建壓5.3.6 加熱/冷卻5.4 應用/配置參考文獻第6章 積木式同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機6.1 簡介6.2 技術(shù)進展6.3 幾何形狀6.4 積木式同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機的元件和結(jié)構(gòu)6.4.1 右旋螺紋元件6.4.2 左旋螺紋元件6.4.3 捏合塊6.4.4 特殊的分布混煉元件6.4.5 轉(zhuǎn)子和六棱柱元件6.4.6 調(diào)壓閥6.4.7 積木式結(jié)構(gòu)6.5 流動機理和實驗研究6.5.1 螺紋元件中的流動機理6.5.2 捏合塊中的流動機理6.5.3 積木式雙螺桿擠出機的流動機理6.5.4 固體輸送機理6.5.5 熔融機理6.5.6 停留時間分布6.5.7 共混物相形態(tài)的演變6.6 單個元件中的流動模擬6.6.1 螺紋元件6.6.2 捏合塊6.6.3 熔融模擬6.6.4 共混物相形態(tài)演變的模擬6.7 整臺積木式雙螺桿擠出機性能的模擬6.8 應用參考文獻第7章 積木式嚙合和非嚙合異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機7.1 概述7.2 積木式異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機的分類7.3 技術(shù)發(fā)展概述7.3.1 嚙合異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機7.3.2 非嚙合異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機7.4 積木式嚙合異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機7.4.1 元件和結(jié)構(gòu)7.4.1.1 螺紋元件7.4.1.2 混煉元件7.4.1.3 積木式結(jié)構(gòu)7.4.2 流動機理7.4.2.1 積木式嚙合異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機7.4.2.2 固體輸送機理7.4.2.3 熔融機理7.4.2.4 停留時間分布7.4.2.5 共混機理7.4.3 單個元件的流動模擬7.4.3.1 寬螺棱螺紋元件7.4.3.2 Leistritz公司的螺紋元件7.4.4 整臺雙螺桿擠出機的流動模擬7.4.5 螺桿彎曲的影響7.4.6 應用7.5 非嚙合異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機7.5.1 元件和結(jié)構(gòu)7.5.2 流動機理7.5.2.1 積木式非嚙合異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機內(nèi)的流動機理7.5.2.2 螺紋元件中的流動機理7.5.2.3 固體輸送機理7.5.2.4 停留時間分布7.5.3 單個元件的流動模擬7.5.4 整臺雙螺桿擠出機的流動模擬7.5.5 應用7.6 嚙合/非嚙合組合式異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機參考文獻第8章 連續(xù)混煉機8.1 概述8.2 連續(xù)混煉機的分類8.3 連續(xù)混煉機技術(shù)的發(fā)展概述8.4 非嚙合異向旋轉(zhuǎn)連續(xù)混煉機8.4.1 結(jié)構(gòu)8.4.2 流動機理的實驗研究8.4.2.1 輸送和熔融8.4.2.2 停留時間分布8.4.2.3 共混8.4.3 流動模擬8.4.4 應用8.5 自掃式同向旋轉(zhuǎn)連續(xù)混煉機8.5.1 結(jié)構(gòu)8.5.2 應用參考文獻第9章 喂料和喂料器9.1 概述9.2 影響喂料的參數(shù)9.3 儲料倉9.4 喂料器的類型9.4.1 簡介9.4.2 單螺桿式喂料器9.4.3 雙螺桿式喂料器9.4.4 旋轉(zhuǎn)式喂料器9.4.5 帶式喂料器9.4.6 振動式喂料器9.4.7 盤式或臺式喂料器9.4.8 葉片式喂料器9.5 體積喂料器與重力喂料器的比較參考文獻

章節(jié)摘錄

　　適當提高機筒溫度可提高物料與機筒內(nèi)表面之間的摩擦系數(shù)，通?？山鉀Q上述問題；已開發(fā)可阻止物料發(fā)生周向滑移的特殊機筒結(jié)構(gòu)，以解決物料向前輸送的問題。最常用的解決方法可能是堵住螺桿內(nèi)孔，以僅冷卻螺桿進料段，降低物料與螺槽表面之間的摩擦系數(shù)?！　〗鉀Q熔體質(zhì)量問題的成本是最高的，因為這要更換一根新的螺桿。硬質(zhì)塑料（如PC）在螺桿與機筒之間的剪切力作用下通常發(fā)生破裂而非軟化，這會導致塑料到達壓縮段時建立的壓力不夠高，而壓力對塑料熔融而言是重要的。一種解決方法是降低機筒起始段的溫度，這可提高機筒內(nèi)表面處熔體的黏度，減小其滑移，建立較高的壓力。壓縮段設置較高的溫度對解決上述問題也有一定的幫助。如果最終需要更換新的螺桿，要采用較高的壓縮比和較長的進料段?！　D出機產(chǎn)量波動是指其產(chǎn)量不穩(wěn)定，會引起制品厚度和機頭壓力隨時間發(fā)生變化，產(chǎn)量上下波動的周期變化很大。單螺桿擠出機產(chǎn)量波動的原因有下述三方面?！　、龠M料問題。塑料粒料必須穩(wěn)定地進入擠出機并向前輸送。有時粒料在進料口處會發(fā)生架橋現(xiàn)象，或在螺桿起始段發(fā)生滑移現(xiàn)象，這種不規(guī)則的向前輸送會導致產(chǎn)量波動。 　　……

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