聚合物混煉技術(shù)與工程

前言

　　間歇式和連續(xù)式混煉機(jī)械以及單螺桿和雙螺桿擠出機(jī)可追溯至19世紀(jì)90年代，它們最初應(yīng)用于食品工業(yè)和用于輸送潤(rùn)滑油。20世紀(jì)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(jī)正是始于這個(gè)時(shí)期。真正的合成聚合物工業(yè)誕生于20世紀(jì)20年代，并于20世紀(jì)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(jī)也于這一時(shí)期開始被廣泛采用，但主要用作泵送機(jī)械。德國的I.G.Farbenindustrie公司于20世紀(jì)30年代和40年代開展了一些研發(fā)計(jì)劃，包括各種嚙合同向旋轉(zhuǎn)和反向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)這類連續(xù)式混煉機(jī)械等，但只在20世紀(jì)50年代和60年代，隨著雙螺桿擠出機(jī)和捏合機(jī)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(duì)間歇式和連續(xù)式混煉機(jī)械中的流動(dòng)和混煉機(jī)理開展基礎(chǔ)研究?！　」こ處煘榱私鉀Q混煉問題，可采用各種各樣的混煉機(jī)械，包括分離（或相切）轉(zhuǎn)子和嚙合轉(zhuǎn)子間歇式密煉機(jī)以及結(jié)構(gòu)范圍寬得多的許多連續(xù)式混煉機(jī)械，后者又包括單螺桿擠出機(jī)和積木式單螺桿Buss往復(fù)捏合機(jī)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(jī)，其中反向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)有嚙合和相切兩種。這些混煉機(jī)械的每種結(jié)構(gòu)均有其優(yōu)缺點(diǎn)，與其他結(jié)構(gòu)相比更適用于某些用途。目前的趨勢(shì)似乎是對(duì)每一種用途均采用積木式嚙合同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)，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(shí)的工程師的決定。

內(nèi)容概要

　　《聚合物混煉技術(shù)與工程》對(duì)聚合物混煉技術(shù)和機(jī)械進(jìn)行了較完整的論述，尤其是對(duì)各種混煉機(jī)械的發(fā)展和歷史、技術(shù)進(jìn)展和結(jié)構(gòu)演變進(jìn)行了詳細(xì)的描述，為混煉機(jī)械的創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)。其中包括各種類型的間歇式和連續(xù)式混煉機(jī)械以及喂料器；其次是對(duì)各種類型混煉機(jī)械的發(fā)展歷史、技術(shù)進(jìn)展和結(jié)構(gòu)演變進(jìn)行了詳細(xì)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(chǔ)知識(shí)兩方面?！毒酆衔锘鞜捈夹g(shù)與工程》可供從事高分子材料加工和應(yīng)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(jī)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(zhǎng)的建模1.6 共混時(shí)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(duì)機(jī)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(tuán)聚體的破裂參考文獻(xiàn)第2章 聚合物混煉機(jī)械概述2.1 簡(jiǎn)介2.2 混煉機(jī)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(shí)期——開煉機(jī)2.3.2 第二時(shí)期——密煉機(jī)2.3.3 第三時(shí)期——連續(xù)混煉機(jī)械參考文獻(xiàn)第3章 間歇混煉機(jī)和密煉機(jī)3.1 簡(jiǎn)介3.2 間歇混煉機(jī)和密煉機(jī)的分類3.3 技術(shù)發(fā)展概述3.3.1 開煉機(jī)輥筒與開放式混煉室3.3.2 分離轉(zhuǎn)子密煉機(jī)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(jī)3.3.6 密煉機(jī)制造公司現(xiàn)狀3.4 總體機(jī)械結(jié)構(gòu)：機(jī)械和混煉過程3.4.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)3.4.2 混煉周期3.5 分離轉(zhuǎn)子密煉機(jī)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(dòng)和混煉機(jī)理的實(shí)驗(yàn)研究3.5.3 數(shù)值模擬3.6 嚙合轉(zhuǎn)子密煉機(jī)3.6.1 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)3.6.2 流動(dòng)和混煉機(jī)理的實(shí)驗(yàn)研究3.6.3 數(shù)值模擬參考文獻(xiàn)第4章 單螺桿擠出機(jī)4.1 概述4.2 混合中的應(yīng)用4.3 發(fā)展歷史概述4.4 單螺桿擠出機(jī)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(xiàn)第5章 捏合機(jī)5.1 發(fā)展概述5.2 工作原理5.3 新型的捏合機(jī)5.3.1 捏合機(jī)特性5.3.2 停留時(shí)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(yīng)用/配置參考文獻(xiàn)第6章 積木式同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)6.1 簡(jiǎn)介6.2 技術(shù)進(jìn)展6.3 幾何形狀6.4 積木式同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)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(dòng)機(jī)理和實(shí)驗(yàn)研究6.5.1 螺紋元件中的流動(dòng)機(jī)理6.5.2 捏合塊中的流動(dòng)機(jī)理6.5.3 積木式雙螺桿擠出機(jī)的流動(dòng)機(jī)理6.5.4 固體輸送機(jī)理6.5.5 熔融機(jī)理6.5.6 停留時(shí)間分布6.5.7 共混物相形態(tài)的演變6.6 單個(gè)元件中的流動(dòng)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(tái)積木式雙螺桿擠出機(jī)性能的模擬6.8 應(yīng)用參考文獻(xiàn)第7章 積木式嚙合和非嚙合異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)7.1 概述7.2 積木式異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)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(jī)7.3.2 非嚙合異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)7.4 積木式嚙合異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)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(dòng)機(jī)理7.4.2.1 積木式嚙合異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)7.4.2.2 固體輸送機(jī)理7.4.2.3 熔融機(jī)理7.4.2.4 停留時(shí)間分布7.4.2.5 共混機(jī)理7.4.3 單個(gè)元件的流動(dòng)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(tái)雙螺桿擠出機(jī)的流動(dòng)模擬7.4.5 螺桿彎曲的影響7.4.6 應(yīng)用7.5 非嚙合異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)7.5.1 元件和結(jié)構(gòu)7.5.2 流動(dòng)機(jī)理7.5.2.1 積木式非嚙合異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)的流動(dòng)機(jī)理7.5.2.2 螺紋元件中的流動(dòng)機(jī)理7.5.2.3 固體輸送機(jī)理7.5.2.4 停留時(shí)間分布7.5.3 單個(gè)元件的流動(dòng)模擬7.5.4 整臺(tái)雙螺桿擠出機(jī)的流動(dòng)模擬7.5.5 應(yīng)用7.6 嚙合/非嚙合組合式異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)參考文獻(xiàn)第8章 連續(xù)混煉機(jī)8.1 概述8.2 連續(xù)混煉機(jī)的分類8.3 連續(xù)混煉機(jī)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(jī)8.4.1 結(jié)構(gòu)8.4.2 流動(dòng)機(jī)理的實(shí)驗(yàn)研究8.4.2.1 輸送和熔融8.4.2.2 停留時(shí)間分布8.4.2.3 共混8.4.3 流動(dòng)模擬8.4.4 應(yīng)用8.5 自掃式同向旋轉(zhuǎn)連續(xù)混煉機(jī)8.5.1 結(jié)構(gòu)8.5.2 應(yīng)用參考文獻(xiàn)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(chǔ)料倉9.4 喂料器的類型9.4.1 簡(jiǎn)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(dòng)式喂料器9.4.7 盤式或臺(tái)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(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　適當(dāng)提高機(jī)筒溫度可提高物料與機(jī)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(jī)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(jìn)料段，降低物料與螺槽表面之間的摩擦系數(shù)。　　解決熔體質(zhì)量問題的成本是最高的，因?yàn)檫@要更換一根新的螺桿。硬質(zhì)塑料（如PC）在螺桿與機(jī)筒之間的剪切力作用下通常發(fā)生破裂而非軟化，這會(huì)導(dǎo)致塑料到達(dá)壓縮段時(shí)建立的壓力不夠高，而壓力對(duì)塑料熔融而言是重要的。一種解決方法是降低機(jī)筒起始段的溫度，這可提高機(jī)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(shè)置較高的溫度對(duì)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(zhǎng)的進(jìn)料段?！　D出機(jī)產(chǎn)量波動(dòng)是指其產(chǎn)量不穩(wěn)定，會(huì)引起制品厚度和機(jī)頭壓力隨時(shí)間發(fā)生變化，產(chǎn)量上下波動(dòng)的周期變化很大。單螺桿擠出機(jī)產(chǎn)量波動(dòng)的原因有下述三方面。　?、龠M(jìn)料問題。塑料粒料必須穩(wěn)定地進(jìn)入擠出機(jī)并向前輸送。有時(shí)粒料在進(jìn)料口處會(huì)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(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量波動(dòng)。 　　……

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