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玻纤增强PP螺杆元件组合方式班级：高材0911姓名：张健学号：2009119136前言：在聚合物材料加工中，有一种重要的混炼设备，那就是挤出机，挤出机的发展，大大提高了聚合物材料的加工水平和应用范围。它分为单螺杆、双螺杆、多螺杆，但实际应用中，还是双螺杆应用最为广泛。由于双螺杆挤出机要完成许多混合任务，因此目前关于双螺杆挤出机的混合机理研究也比较多。将双螺杆挤出机用作连续混炼机时，可以对聚合物进行共混改性、填充改性和增强改性；另外，双螺杆挤出机还可以用来进行反应挤出。双螺杆挤出机的种类很多，根据两根螺杆的位置，可以分为啮合型和非啮合型；根据螺杆旋转的方向不同，又可以分为同向旋转型和异向旋转型。由此，我们将常见的双螺杆挤出机分为非啮合异向旋转的双螺杆挤出机、啮合同向双螺杆挤出机和啮合异向双螺杆挤出机啮合同向双螺杆挤出机简介啮合同向双螺杆挤出机真正应用于聚合物加工是在20世纪30年代，由意大利LMP公司RobertoColombo研制出来。自从其诞生后，经过半个多世纪的不断改进和完善，它便以其积木式结构带来的多变性和适应性以及优异的混合性能，在成型、共混、改性、反应挤出等聚合物加工过程中得到了广泛应用一、双螺杆挤出机组合的一般原则为:(1)正确分析所要混合物料的形态、性能与配比;(2)必须了解螺杆元件及螺杆各区功能,工作原理及螺杆构型;(3)确定加料方式与位置;(4)选择适当几何参数的螺纹,捏合元件;(5)根据共混体系混合程度要求选择螺杆组合。(6)加工工艺、设备各部分参数二、啮合同向双螺杆挤出机玻璃纤维增强塑料制备工艺流程玻璃纤维增强作用的好坏，与它在聚合物混合料或制品中的长度、分散状态或分布均匀性、取向以及被聚合物润湿性有关。玻纤在制品或混合料中长度太短，只起填料作用，不起增强作用；太长，会影响玻纤在混合料或制品中的分散性、成型性能和制品的使用性能。一般认为，增强热塑性塑料中玻纤的理想长度应为其临界长度的5倍。所谓临界长度，是指对于给定直径的纤维增强热塑性塑料中玻纤承受的应力达到其冲击断裂时的应力值所必需的最低长度。因为在玻纤增强塑料中，玻纤只有达到一定长度才能传递应力，起到增强材料的作用，而低于临界长度时只起填料作用。一般说来玻纤增强塑料中的玻纤平均长度在0.1〜1.0mm之间为好，这既能保证良好的制品性能，又能使玻纤具有良好的分散性。三、螺杆构型1、玻纤加入口上游的螺杆构型玻纤加入口上游的螺杆构型主要用来对聚合物进行固体输送和熔融塑化,有时还要对与聚合物一起加入的其它助剂(如阻燃剂、颜料、稳定剂)进行混合。为促进熔融和混合,这一段的螺杆构型除应有正向螺纹元件(减导程)进行输送外,还应采用捏合块、反向螺纹元件(也为建压)、齿形盘等混合元件。2、玻纤加入口处的螺杆构型为使玻纤加入,纤维加入处的螺纹元件应为大导程,使聚合物熔体到达此处时为半充满状态,以留出空间容纳加入的玻纤。为避免玻纤加入口被聚合物熔体堵死,短切纤维可用反螺纹元件导入,长纤维可用至少一对捏合盘元件导入。3、玻纤加入口下游螺杆构型玻纤加入口下游的螺杆区段是混合段,它应完成两个任务,第一是把纤维束打开,第二是把纤维切短并把每一根玻纤分布均匀并被熔体润湿。故该段应着眼于有利于玻纤长度的变化和均化。长纤维是无头的,有无限长,加入后必须切成一定长度并与熔体混合(被润湿)。混合段应由剪切元件和分布混合元件组成,它们或者是前捏合盘组成的捏合块,或者是齿形元件。长纤维加入后,被拉入加料口下游的捏合盘元件中切成一定长度。其平均长度取决于聚合物和玻纤的比例,也取决于剪切、混合元件的选择。至少要有一组捏合盘元件。粘度高的聚合物或加入高填充量玻纤(40%或更多)的螺杆构型比低粘度聚合物或加入低百分数玻纤所用的螺杆构型提供的剪切应柔和一些。对于短切纤维,不需要象长纤维那样强的剪切,而主要是靠熔体将纤维润湿和分散开来,故混合段可由薄的捏合盘组合块或在螺棱上开槽的螺纹元件或齿形盘元件组成。4、排气段排气段应位于纤维加入口的下游。为使排气有效,在排气段上游接近排气口处,应设置密封性螺杆元件,以防止在真空泵作用下粒子被抽出,如反向螺纹元件或反向捏合块。反向螺纹元件或反向捏合块上游应采用小导程建压正向螺纹元件。排气口对着的排气段的螺杆区段应采用大导程的螺纹元件,使含有玻纤的熔体半充满螺槽,有较大的自由空间,使物料有表面更新的机会,以利排气。5、螺杆的最后区段设置螺杆的最后区段主要用于均化和建压。应采用小导程正向螺纹元件以建立挤出压力,有时也齿形盘对物料进行均化。6、螺杆原件组合及其参数①全啮合（A=Rs+Rb）（原理依据）②非啮合（A≥2Rb）（体现不出双螺杆的优点）③部分啮合（Rs+Rb≤A≤2Rb）（实际使用）（2）双螺杆的开放和封闭全齿合非齿合部分齿合(3)正向螺纹原件主要用于物料的输送，该组合采用双头双线螺纹(导程=2×螺距)，螺槽等距等深，螺棱宽度比螺槽宽度小很多，因而一根螺杆的螺棱和另一根螺杆的螺槽之问留有很大间隙，通过这些间隙，物料可进行交换，轴向混合效果较好。而双头螺纹块由于螺槽较深，在单位长度上具有较大的自由体积，在相同的螺杆转速下具有较低的平均剪切速率，适合于加工粉料及难以加入的物料，尤其适合于纤维增强塑料的加工。利用不同的螺距(20，30，40，60，75mm)不但可调节输送速度(大螺距比小螺距输送速度快)，而且可控制螺槽的填充度，以适应输送、脱除挥发物的需要。(4)正向捏合块主要用于物料的混合剪切，同时也具有输送能力，选用与双头螺纹元件联合使用时剪切不十分强烈的捏合块，可适用于对剪切敏感的物料(如玻纤增强塑料)。由于捏合块的轴向混合作用取决于扭转角(λ)的大小，故采用λ=30°或λ=45°的菱形捏合块来满足不同轴向混合或输送的要求。中性捏合块(λ=90°)没有输送能力，但能提供强烈的纵向剪切和混合。而不同的梭宽可分别提供强剪切(宽边e=16)或良好的轴向混合与输送(窄边e=11．4)（5）反向捏合块主要作用为增大物料前移的阻力，使背压上升，增加物料在高剪切区的循环流动．从而达到强力分散、混合的目的，也可在脱除挥发物口的上游形成熔体密封区，作为阻挡层进行真空脱除挥发物，笔者选用回混作用较大的窄边和回混作用相对小的宽边两种反向捏合块。四、啮合同向双螺杆原件组合设计五、啮合同向双螺杆在玻纤增强PP中的应用六、玻纤增强PP的影响因素玻璃纤维增强作用的好坏，与它在聚合物混合料或制品中的长度、分散状态或分布均匀性、取向以及被聚合物润湿性有关。玻纤在制品或混合料中长度太短，只起填料作用，不起增强作用；太长，会影响玻纤在混合料或制品中的分散性、成型性能和制品的使用性能。一般认为，增强热塑性塑料中玻纤的理想长度应为其临界长度的5倍。所谓临界长度，是指对于给定直径的纤维增强热塑性塑料中玻纤承受的应力达到其冲击断裂时的应力值所必需的最低长度。因为在玻纤增强塑料中，玻纤只有达到一定长度才能传递应力，起到增强材料的作用，而低于临界长度时只起填料作用。一般说来玻纤增强塑料中的玻纤平均长度在0.1〜1.0mm之间为好，这既能保证良好的制品性能，又能使玻纤具有良好的分散性。影响玻纤在制品中的平均长度的因素很多，如塑料和玻纤的种类、玻纤加入量及其表面处理、混合设备和工艺等。玻纤分散性好的标志是：玻纤以单丝而不是以原纱存在于制品中；制品任意单位体积内的玻纤含量大致相等；制品中玻纤长度分布范围大致相同。分散性不但影响制品的外观，而且影响制品的性能。影响分散性的因素有：合适的玻纤（单丝直径及支数）及浸润剂、玻纤含量（粒料中玻纤含量越大，制品中玻纤分散性越差）、合理的造粒工艺和合理的注射工艺。