行星螺杆挤出机中多相物料塑化混炼的研究
常见的单、双螺杆挤出机因为其具有相对简化的螺杆结构，维修与制造较方便等优点，在目前的高聚物生产领域中应用范围逐渐扩大。但常规单螺杆挤出机的混料不均匀，双螺杆挤出机因产量高导致质量不稳定等因素限制了它的发展。行星螺杆挤出机兴起时间较短，但因为其全新的创新理念，特别是在大产量要求，多相物料混合塑化领域，得到了飞速的发展。其具有创新的塑化混炼特性、工作机理使其在聚合物的塑化和混炼等方面独具优势。然而由于行星螺杆挤出机的发展较晚，内部结构复杂，对其物料的流动形态、混合混炼机理等方面研究较少。
本研究以HT140行星螺杆挤出机为基础，以HDPE在行星段内的流场作为物理模型，在POLYFLOW软件的帮助下对行星螺杆模型的压力分布、速度分布、剪切速率等进行了数值模拟，并与普通单螺杆作相应对照，具体开展了以下研究:
(1)按照行星螺杆挤出机的结构特征建立几何模型，在等温流场假设条件下，采用仿真模拟方法模拟了行星螺杆挤出机内示踪粒子的流动模式，此外还对非牛顿聚合物熔体的压力分布、平均速率分布，行星螺杆挤出特性等进行了一定程度的探索。
(2)为了很好的表征行星螺杆挤出机的塑化混炼能力，根据POLYSTAT软件进行后处理，分析比较了物料的剪切速率、分散准数和停留时间分布，分析了行星螺杆根数、转速对物料的剪切速率、拉伸速率以及在轴向和径向位置变化的影响。
(3)使用行星螺杆挤出机挤出加工了木粉/HDPE填充体系，通过扫描电镜观察挤出物的微观结构，分析了螺杆数量、螺杆转速及螺杆构型对物料的相容性及分散效果的影响，进一步验证了模拟分析中所获得的结论。
行星螺杆挤出机;数值模拟;塑化混炼;多相物料;结构特征
北京化工大学
硕士
机械设计及理论
薛平
2013
中文
TQ320.52
79
2013-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）