力化學(xué)反應(yīng)擠出裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、螺桿式強(qiáng)剪切力化學(xué)反應(yīng)器作為一種新型的力化學(xué)反應(yīng)擠出裝置，以其獨(dú)特的強(qiáng)剪切效果，為聚合物高分子的加工改性提供一種新的加工設(shè)備。從螺桿式強(qiáng)剪切力化學(xué)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)原理、整機(jī)結(jié)構(gòu)和強(qiáng)剪切段的優(yōu)化選型三個(gè)方面進(jìn)行研究，以聚合物高分子鏈的斷鏈機(jī)理、接枝理論和力化學(xué)反應(yīng)原理為理論基礎(chǔ)。運(yùn)用數(shù)值模擬的方法，重點(diǎn)分析了強(qiáng)剪切段的螺桿和料筒結(jié)構(gòu)的參數(shù)變化對(duì)物料剪切效果的影響。從而得到了最為優(yōu)化的螺桿式強(qiáng)剪切力化學(xué)反應(yīng)器。
　　由高分子斷鏈機(jī)理和磨盤(pán)

2、式力化學(xué)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)原理，將“磨盤(pán)式”的設(shè)計(jì)思想引入到單螺桿擠出系統(tǒng)的螺桿和料筒上，即在普通單螺桿擠出機(jī)的擠出口處增加強(qiáng)剪切段。在強(qiáng)剪切區(qū)域內(nèi)螺桿與料筒由于高速轉(zhuǎn)動(dòng)形成較強(qiáng)的剪切場(chǎng)，使得聚合物熔體在前進(jìn)過(guò)程中經(jīng)過(guò)此段時(shí)受到了強(qiáng)烈的剪切力作用，并使得聚合物分子鏈發(fā)生斷鏈。在此思想的基礎(chǔ)上完成了強(qiáng)剪切段的設(shè)計(jì)和螺桿式強(qiáng)剪切力化學(xué)反應(yīng)器的總體設(shè)計(jì)。
　　根據(jù)聚合物分子的熔融理論和普通單螺桿擠出機(jī)中的螺桿設(shè)計(jì)原則，以及螺桿形狀參數(shù)對(duì)物料熔

3、體在流道內(nèi)所受速度、壓強(qiáng)和擠出率的影響，依此為理論基礎(chǔ)完成了螺桿式強(qiáng)剪切力化學(xué)反應(yīng)器中強(qiáng)剪切段的螺桿和料筒結(jié)構(gòu)形狀的具體設(shè)計(jì)。
　　根據(jù)單螺桿擠出機(jī)的熔融理論和流體流動(dòng)機(jī)理，運(yùn)用有限元數(shù)值模擬方法得到物料流在強(qiáng)剪切段所受到的速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)和剪切速率場(chǎng)分布。
　　首先運(yùn)用數(shù)值模擬方法分析了當(dāng)強(qiáng)剪切段料筒為光筒時(shí)，不同的螺桿幾何參數(shù)對(duì)強(qiáng)剪切段物料流所受的壓力和剪切速率分布的影響。得出了當(dāng)料筒為光筒時(shí)，螺桿螺棱斷面為三角形形狀、螺

4、棱頭數(shù)和螺棱升角的升高有助于得到較好的剪切效果。
　　然后根據(jù)已經(jīng)選定的螺桿結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)形狀，分析了當(dāng)料筒內(nèi)壁開(kāi)有螺槽時(shí)，螺槽的幾何參數(shù)對(duì)強(qiáng)剪切段物料流所受的壓力和剪切速率分布的影響。得出了在螺桿形狀確定的情況下，料筒內(nèi)壁加工有右旋的正三角形螺槽，螺槽頭數(shù)為3頭，螺槽升角為30°時(shí)，可以獲得較好的剪切效果。
　　最后為了最終確定強(qiáng)剪切段的螺桿與料筒的形狀，重新將螺桿與料筒的形狀參數(shù)進(jìn)行組合。通過(guò)對(duì)比不同參數(shù)組合下流道的壓力場(chǎng)