复合材料的挤出成型
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复合材料拉挤成型设备的工艺参数优化方法研究复合材料拉挤成型是一种常用的工艺方法,用于制造具有高强度和优良性能的复合材料制品。
在复合材料拉挤成型过程中,工艺参数的优化对于实现制品的高质量和高效率生产具有重要意义。
本文将研究复合材料拉挤成型设备的工艺参数优化方法。
首先,了解复合材料拉挤成型的基本原理对于优化工艺参数非常重要。
复合材料拉挤成型是将预先加热的熔融复合材料通过挤出头挤出成型,经过冷却和定型后得到所需形状的制品。
挤出头的温度、挤出速度、挤出口形状等工艺参数会直接影响制品的质量和性能。
其次,根据复合材料的特性和制品的要求,选择合适的材料和工艺参数。
复合材料的成分、熔融温度、黏度以及挤出性能等特性都会对工艺参数的选择产生重要影响。
在选择材料时,需要考虑材料的强度、耐热性、耐腐蚀性等性能,以及制品的尺寸、形状和表面光洁度等要求。
接下来,进行工艺参数的优化研究。
工艺参数的优化旨在提升制品的质量和生产效率,降低生产成本。
常用的工艺参数包括挤出头温度、挤出速度、挤出压力、挤出口形状等。
通过实验方法和数值模拟分析相结合的方式,探索不同工艺参数对制品质量的影响规律,并确定最佳的工艺参数组合。
在实验方法方面,可以通过试验制品的拉伸强度、断裂伸长率、表面平整度和内部结构等指标来评估制品的质量。
通过对不同工艺参数下制品质量的对比,找出最佳的工艺参数组合。
同时,还可以借助力学性能测试仪器和显微镜等设备观察和分析制品的结构和性能变化,以更准确地评估工艺参数的优化效果。
在数值模拟分析方面,可以使用计算流体力学(CFD)模拟软件对流动场、温度场、应力场等进行模拟。
通过调整不同工艺参数的数值,得到制品内部流动、熔融状态以及应力分布等信息。
通过分析模拟结果,优化工艺参数,提升制品的质量和性能。
此外,在工艺参数优化过程中还需要注意一些问题。
首先,确保优化的工艺参数是可行的和可实施的。
某些工艺参数的优化可能会导致设备过载、耗能过大或生产效率低下,需要进行综合考虑和平衡。
木塑复合材料工艺流程
《木塑复合材料工艺流程》
木塑复合材料是一种由木质纤维和塑料混合而成的新型材料,具有很强的韧性和耐用性,被广泛用于室内装饰、户外地板、围栏等领域。
其制作工艺流程如下:
1. 原料准备:首先准备好木质纤维和塑料原料。
木质纤维通常是木屑或木粉,而塑料可以是聚乙烯、聚丙烯等。
在生产过程中,会根据实际需要添加一定量的助剂,如防火剂、抗紫外线剂等。
2. 混合料制备:将木质纤维和塑料混合在一起,并通过加热和压缩的方式将它们充分混合,形成混合料。
这一步骤需要精确控制温度、压力和时间,以确保混合料的质量和均匀性。
3. 挤出成型:将混合料挤出成型,通常采用挤出机进行加工。
在挤出过程中,混合料经过加热和压力的作用,被挤压成所需要的形状,如板材、管材等。
4. 成型与表面处理:挤出的成型件需要经过冷却、切割和表面处理等步骤。
冷却可以使成型件固化,切割则根据需求将其切割成所需尺寸,而表面处理则可以增加产品的美观度和耐用性。
5. 终端加工:根据最终产品的要求,可能需要进行一些终端加工,如打孔、锯边、装配等。
这一步骤可以让产品更符合实际需求,并增加其使用价值。
6. 质检与包装:最后,经过严格的质量检查后,合格的产品会进行包装,准备出厂。
这一环节非常重要,可以确保产品的质量和安全。
通过以上工艺流程,木塑复合材料制品就可以顺利生产出来。
它不仅具有木材的天然质感,同时还融合了塑料的优良性能,是一种具有很高附加值和发展前景的材料。
碳纤维增强复合材料制备及其力学性能分析碳纤维增强复合材料是一种高性能的工程材料,其力学性能优异,因此广泛应用于汽车、航空航天、体育器材等众多领域。
本文将对碳纤维增强复合材料的制备及其力学性能进行分析。
一、碳纤维增强复合材料制备碳纤维增强复合材料的制备过程包括预处理、预浸、挤出成型和固化四个步骤。
1.预处理首先要进行的是碳纤维的表面处理,以提高其在树脂中的分散度和界面性能。
通常采用的表面处理方法有电弧放电、等离子体处理和化学处理等。
2.预浸将经过表面处理的碳纤维放置在树脂浸润槽中,使其充分浸润,形成预浸料。
预浸料的配方通常是30%~50%的树脂,剩余为固体颗粒如碳纤维、填充料和固化剂等。
3.挤出成型将预浸料置于挤出机中进行挤出成型。
通过不断旋转的螺旋挤出头,将材料挤出并压实,形成成型件。
挤出过程中需要控制温度和压力,以保证成型件质量。
4.固化将挤出成型的件放入固化炉中进行固化。
通常固化时间和温度均需控制,以保证材料的固化度和力学性能。
二、碳纤维增强复合材料力学性能分析碳纤维增强复合材料具有很高的强度、刚度和低密度等优点,因此应用领域十分广泛。
其力学性能通常分为强度、刚度和疲劳三个方面。
1.强度碳纤维增强复合材料的强度具体可分为拉伸强度、压缩强度、剪切强度和弯曲强度等。
其中,拉伸强度是该材料的最大强度指标,引强强度也是一个很好的指标。
此外,断裂韧性、夹层剪切强度和冲击强度也是衡量强度的指标。
2.刚度碳纤维增强复合材料的刚度主要指该材料的弹性模量和剪切模量。
弹性模量是衡量该材料抵抗形变能力的能力指标,即杨氏模量,剪切模量则是衡量该材料抵抗剪切、扭矩变形能力的能力指标。
3.疲劳碳纤维增强复合材料的疲劳指标分为疲劳极限、疲劳损伤阈值和疲劳寿命。
其中,疲劳极限是材料能承受的最大循环载荷,疲劳损伤阈值是指材料的循环载荷量,其导致的裂纹扩展损伤是初始裂纹尺寸的特定百分比。
总之,通过合理的制备和分析,碳纤维增强复合材料可以具有优异的力学性能,为各种领域的工程应用带来创新和改变。
挤出复合工艺谈(上)挤出复合概述1.挤出复合及其优缺点挤出复合是将热熔性树脂,如PE、EVA、EAA等,由塑料挤出机熔融塑化后经T型模头挤出在一种基材上,同时与另一基材复合贴压在一起,冷却后制成复合薄膜的一种方法。
实际中,往往也把挤出涂布归为挤出复合,并不特别列出。
挤出涂布是将热熔性树脂连续均匀地挤出,在一种基材上直接冷却收卷成复合薄膜,不与另一基材贴合的工艺。
挤出复合目前主要有三种方式:单层挤出复合,串联挤出复合,共挤出复合。
与其他复合方式相比,挤出复合有其独特的优点,也有一定的缺点。
挤出复合的优点如下:(1)复合速度快,适合大批量生产;(2)可自由选择基材;(3)加工成本较低,省去了一道热封膜生产工序,黏合剂使用量极少;(4)可任意设定挤压厚度;(5)可一次性连线生产多达9层的复合材料。
挤出复合的缺点如下:(1)初期设备投资较大;(2)在升温、更换挤出树脂时,损耗较大;(3)生产控制、质量控制较困难;(4)所用LDPE等原料的耐热性低,复合制品有异味;(5)产品平整度较差。
2.挤出复合发展趋势挤出树脂和挤出复合设备的发展推动了挤出复合工艺的发展。
(1)挤出复合用黏结性树脂和热封合树脂不断改进和发展,极大地扩大了挤出复合产品的品种和性能。
(2)随着包装产品向多品种、少批量的方向发展,节约资源、提高效率已成为趋势,挤出复合设备向自动化、数字化、智能化方向发展。
如快速自动调节的模头,厚度自动测量装置,遥控生产控制系统等。
(3)共挤出复合技术不断发展。
共挤出复合可以生产特殊的功能性薄膜,可减少生产流程,一次性生产出多层薄膜,且无须溶剂和AC剂,可降低成本,减少昂贵树脂的用量。
总之,共挤出复合的发展适应了缩短生产周期、节省资源、增加附加值的需求。
(4)连线生产设备不断发展。
综合性的生产线越来越多,比如挤出复合与印刷相组合、与湿法复合相组合、与底涂上光相组合等,可以一次性生产结构非常复杂的产品,尤其适用于生产液体包装、医药包装、高阻隔产品包装、调味料包装、牙膏包装等。
聚乙烯复合材料的制备工艺聚乙烯复合材料即是将聚乙烯与其他材料进行混合,形成新的材料。
聚乙烯作为一种重要的合成塑料,在工业和生活中得到广泛应用。
它具有轻质、耐腐蚀、低渗透性等优点,但其机械强度和耐热性相对较差。
因此,通过与其他材料的复合,可以提高其性能和功能,实现多种应用。
聚乙烯复合材料的制备工艺,一般包括以下几个步骤:1. 材料准备:首先需要准备聚乙烯和其他复合材料的原料。
聚乙烯可以采用颗粒状或者粉末状,其他材料可以是纤维、填料、助剂等。
在选择其他材料时,需要考虑其与聚乙烯的相容性和相互作用。
2. 原料混合:将聚乙烯和其他材料按一定比例混合均匀。
混合的方式可以选择熔融混合、溶液混合或干法混合等方法。
其中,熔融混合是最常用的方法,通过加热使聚乙烯熔融,然后加入其他材料进行混合。
3. 挤出成型:将混合好的材料通过挤出机进行挤出成型。
挤出成型是将材料加热到一定温度,通过机械作用将材料从模具的出口挤出,使其成型成所需的形状。
挤出过程中需要控制挤出机的温度、速度和压力等参数,以确保材料的均匀性和成型质量。
4. 后处理:将挤出成型的聚乙烯复合材料进行后处理。
后处理可以包括冷却、固化、切割等操作。
例如,通过水冷却使材料快速降温,以固化材料并使其保持所需的形状和尺寸。
总结起来,聚乙烯复合材料的制备工艺主要包括材料准备、原料混合、挤出成型和后处理等步骤。
在制备过程中需要控制各个步骤的操作参数,以确保材料的质量和性能。
通过不同的复合材料配方和制备工艺,可以制备出具有不同性能和功能的聚乙烯复合材料,满足不同领域的需求,并拓展其应用范围。
复合材料液体成型分类
复合材料液体成型是一种制备复合材料的方法,液体成型可以
根据不同的工艺和原理进行分类。
主要的液体成型方法包括压模注
射成型(RTM)、真空辅助树脂浸渍成型(VARTM)、压模挤出成型(RTM)等。
首先,压模注射成型(RTM)是一种常见的液体成型方法,其工
艺流程是将预先切割好的纤维预形状放置在模具中,然后通过模具
封闭,注入树脂,树脂充满整个模具,最后经过固化,得到成型件。
其次,真空辅助树脂浸渍成型(VARTM)是一种利用真空辅助进
行树脂浸渍的液体成型方法,其工艺流程是在放置纤维预形状后,
利用真空将模具内的空气抽出,然后注入树脂,树脂在真空作用下
充满整个模具,最后经过固化,得到成型件。
此外,压模挤出成型(RTM)是一种将纤维和树脂预浸料放置在
模具中,然后通过挤出机将材料挤出,经过模具成型,最后经过固化,得到成型件。
除了上述三种常见的液体成型方法外,还有其他液体成型方法,
如真空压力成型(VIP)、真空注射成型(VIM)等,它们都是根据不同的工艺和原理进行分类的。
总的来说,液体成型方法是一种制备复合材料的重要工艺,不同的液体成型方法在工艺流程、成型效果和适用范围等方面有所不同,可以根据具体的需求选择合适的液体成型方法。
复合材料的混合加工、成型实验一、实验目的和要求1.了解转矩流变仪的结构与测定聚合物流变性能的原理。
2.熟悉转矩流变仪法测定聚合物流变性能的方法,包括混合、挤出加工(造粒)过程。
3.掌握颗粒/聚合物复合材料的密炼、成型工艺过程。
4.掌握复合材料力学性能测试过程。
二、实验仪器与原料XSS-300转矩流变仪;平板硫化仪;造粒机;万能仪;低密度聚乙烯(LDPE)、(LDPE:熔点132-135o C;LDPE:熔点小于112o C;分解温度:大于380o C);无机粉体(颗粒):氢氧化铝等;三、实验内容1. 转矩流变仪混合加工实验(1)实验原理高分子材料的成型过程,如塑料的压制、压延、挤出、注塑等工艺,化纤纺丝,橡胶加工等过程,都是利用高分子材料熔体的塑化特性进行的。
熔体受力作用,表现有流动和变形,而且这种流动和变形行为强烈地依赖材料结构和外界条件,高分子材料的这种性质称为流变行为(即流变性)。
测定高分子材料熔体流变性质的仪器很多,转矩流变仪是其中的一种。
它由微机控制、混合装置(挤出机、混合器)等组成。
测量时,被测试物料放入混合装置中,动力系统对混合装置外部进行加热并驱使混合装置的混合元件(螺杆、转子)转动,微处理机按照测试条件给予给定值,保证转矩流变仪在实验控制条件下工作。
物料受混合元件的混炼、剪切作用以及摩擦热、外部加热作用,发生一系列的物理、化学变化。
在不同的变化状态下,测试出物料对转动元件产生的阻力转矩、物料热量、压力等参数。
微处理机再将物料的时间、转矩、熔体温度、熔体压力、转速等测量数据进行处理,得出图形式的实验结果。
利用转矩流变仪可以测量高分子材料在凝胶、熔融、交联、固化、发泡、分解等作用状态下的塑化曲线,如转矩-时间曲线、温度-时间曲线以及转矩-转速曲线,以此了解成型加工过程中的流变行为及其规律。
还可以对不同塑料的挤出成型过程进行研究,探索原材料与成型工艺、设备间的影响关系。
所以,测量塑料熔体的塑化曲线,对于成型工艺的合理选择,正确操作,优化控制,获得优质、高效、低耗的制品以及制造成型工艺装备提供必要的设计参数等,都具有重要的意义。
加工木塑复合材料的主要成型方法和优缺点
加工木塑复合材料的主要成型方法有挤出成型、压延成型和注塑成型。
1. 挤出成型
挤出成型是将木塑复合材料通过挤出机挤出成型的一种方法。
该方法的优点是生产效率高,生产速度快,可以生产出各种形状的木塑复合材料,且成本较低。
缺点是挤出成型设备价格较高,且需要专业技术人员操作。
2. 压延成型
压延成型是将木塑复合材料通过压延机进行成型的一种方法。
该方法的优点是生产效率高,能够生产出各种形状的木塑复合材料,且成本较低。
缺点是需要专业技术人员操作,且生产速度较慢。
3. 注塑成型
注塑成型是将木塑复合材料通过注塑机进行成型的一种方法。
该方法的优点是成型精度高,生产效率高,能够生产出各种形状的木塑复合材料。
缺点是设备价格较高,需要专业技术人员操作。
总的来说,三种成型方法各有优缺点,选择哪种成型方法需要根据生产需求和设备投资成本进行综合考虑。
木塑符合材料及挤出技术简介木塑复合材料是将塑料原材料与植物纤维以肯定比例混合、成型加工而成的材料,具有木材和塑料的优点,有仿佛木材的外观和二次加工本领,吸湿性低,耐腐蚀和抗虫害,维护量少,是室外应用木材、塑料或金属材料的优良替代品。
木塑复合材料的成型方法重要有挤出成型、注射成型和热压成型。
挤出成型法由於加工周期短,效率高,应用广泛。
把木粉填充配混加工成结构用型材是目前挤出行业比较活跃的课题。
挤出成型工艺有一步挤出成型法和多步挤出成型法。
在实际生产中,假如木质材料含水量较高或制品结构多而杂时,常用多步挤出成型,但因其工艺步骤多,生产成本高。
近年来,在木塑复合材料和加工技术方面取得的进展重要有:木塑复合材料界面粘合和均匀性的提高;更为美观的木头纹理外观;更多不易褪色的颜色;为提高刚性和耐久性的共挤包覆技术;为减轻重量和成本以提高zui终性能的发泡制品开发。
木塑复合材料用挤出机美国cincinnatimilacron公司,作为wpc加工设备的,为wpc加工供给了丰富的挤出机以供选择,有传统的锥形双螺杆挤出机、同向旋转双螺杆挤出机和异向旋转双螺杆挤出机。
该公司zui大的锥形双螺杆挤出机tc96,两端直径为96/202,zui大产量可以达到1180kg/h,其*的压缩和低剪切性能可以使纤维含量达到70%,而且适於加工的材料特别广。
该公司加工wpc的zui大的异向平行双螺杆挤出机生产线是tp172,新近开发的同向双螺杆挤出机timberex,螺杆和机筒均为积木式,有80、100、125、160四种规格可供选择,zui大机组的wpc产量高达3630kg/h。
奥地利维也纳的cincinnati,zui近推出一款新的wpc挤出机a135—37d。
该公司声称这是他们投入wpc巿场的*台异向平行双螺杆挤出机。
该机组有两级排气单元,且每级排气都装有真空泵和生产净化用的双重过滤器,以有效脱除加工中的湿气,得到高质量的zui终产品。
碳纤维拉挤成型工艺
碳纤维拉挤成型是一种目前常用的工艺,用于制造高强度、低重量的碳纤维复合材料构件。
1. 原材料准备:首先,将碳纤维单丝进行预处理,包括去除杂质、涂覆树脂等。
然后,将经过处理的碳纤维单丝编织成纱线或拧成纱,用于后续的拉挤成型。
2. 拉挤成型:在拉挤机中,将碳纤维纱线或纱束引入机器,经过一系列的装置进行塑化加热,并通过模具将其拉伸、挤出。
模具的形状决定了最终构件的形状和尺寸。
同时,可以通过真空封闭模具和注射树脂等方式,确保碳纤维的密实度和表面质量。
3. 固化:拉挤出的构件会进入固化炉,经过一定的时间和温度条件下进行热固化。
在此过程中,树脂会固化,将碳纤维牢固地粘结在一起,并形成坚硬而轻量的复合材料。
4. 后续加工:经过拉挤成型和固化的构件还需要进行后续的加工和整理。
包括去除模具残留物、修整表面、加工孔洞等步骤,以确保构件的精度和质量。
碳纤维拉挤成型工艺具有生产效率高、造型灵活、可实现大批量生产等优点。
在航空航天、汽车、船舶等行业中得到广泛应用,为实现轻量化、高强度的产品设计提供了有效的解决方案。
木塑复合材料工艺流程木塑复合材料工艺流程是指将木纤维与塑料进行混合,通过加工成型来制造木塑复合材料的过程。
下面是一个简单的木塑复合材料工艺流程。
1. 原材料准备:首先需要准备好所需的原材料,包括木纤维和塑料。
木纤维可以是废弃的木材、木屑、竹材等,塑料可以是聚乙烯、聚丙烯等。
将木纤维进行破碎和筛选,使其大小均匀。
2. 混合:将木纤维和塑料按照一定的比例放入混合机中进行充分混合。
可以根据需要添加一些辅助材料,如耐候剂、抗氧化剂、染料等,以提高木塑复合材料的性能。
3. 熔融挤出:将混合好的料坯放入挤出机中,通过加热和高压挤压,使混合材料熔融并挤出成型。
挤出机的模具可以根据需要定制,可以制造出各种形状的木塑复合材料。
4. 冷却和固化:挤出后的木塑复合材料经过冷却后会逐渐固化。
冷却可通过水冷、风冷或自然冷却等方式进行。
5. 切割:将固化后的木塑复合材料进行切割,根据需要制成不同尺寸和形状的板材、管材等。
6. 表面处理:对木塑复合材料的表面进行处理,可以采用喷涂、印刷等方式,增加产品的装饰性和耐候性。
7. 附加工艺:根据需要,还可以对木塑复合材料进行其他附加工艺,如防腐处理、拼接、加固等,以提高其使用寿命和强度。
8. 检测和质量控制:对制造的木塑复合材料进行质量检测,检查其外观、尺寸、物理性能等是否符合要求,并进行相应的调整和改进。
9. 包装和出厂:将符合质量要求的木塑复合材料进行包装,做好标识,并送出厂。
以上是一个简单的木塑复合材料工艺流程,具体的流程和步骤可能会因不同的制造厂家和产品而有所不同。
随着科技的进步和应用的推广,木塑复合材料的制造工艺也在不断改进和创新,以满足不同领域的需求。
塑料挤出成型产品有哪些种类
在现代工业制造中,塑料挤出成型技术被广泛应用于生产各种塑料制品。
根据不同的需求和用途,塑料挤出成型产品可以分为多种不同的种类。
首先,我们来看一下塑料挤出成型产品最常见的一种类型 - 塑料管材。
塑料管材广泛用于建筑、市政工程、电力通信、农业灌溉等领域。
根据不同的用途和要求,塑料管材可以采用不同种类的塑料原料进行挤出成型,例如聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)等。
其次,塑料板材也是塑料挤出成型产品的重要类别。
塑料板材广泛用于家具制造、建筑装饰、广告标识等领域。
塑料板材可以根据要求具有不同的颜色、厚度和表面纹理,以满足不同客户的需求。
另外,塑料型材也是塑料挤出成型产品中非常常见的一种类型。
塑料型材包括各种形状和尺寸的产品,如角铁、平板、管件等。
这些塑料型材通常用于家居装饰、机械设备、电子产品等领域,具有良好的耐磨、耐腐蚀和绝缘性能。
此外,塑料挤出成型还可以生产各种封封产品,如塑料封口袋、塑料封口管等。
这些塑料封封产品被广泛应用于食品包装、药品包装、日用品包装等行业,具有良好的密封性能和保鲜性能。
最后,还有一种常见的塑料挤出成型产品是塑料复合材料。
塑料复合材料通常是将塑料树脂与其他材料(如玻璃纤维、碳纤维等)复合而成,具有优良的强度、硬度和耐磨性。
塑料复合材料被广泛应用于航空航天、汽车制造、体育器材等领域。
综上所述,塑料挤出成型产品种类繁多,应用领域广泛。
不同类型的塑料挤出成型产品在各个领域都扮演着重要角色,推动着现代工业的发展和进步。
1。
混料挤出技术
混料挤出技术,又称为复合材料共挤出技术,是一种将两种或多种不同性质的材料通过特定设备——挤出机,在同一生产过程中进行混合并挤出成型的技术。
该技术广泛应用于塑料、橡胶、食品加工、纤维以及电线电缆等行业。
在具体操作中,不同的原料先经过精确计量和预处理后,送入到同一个挤出机筒体中,在螺杆的旋转搅拌和机筒内高温的作用下,各种原料充分混合均匀并塑化,然后通过模具口模定型,最终挤出成为具有特定形状和性能要求的产品,如多层复合管材、异型材、包装薄膜等。
混料挤出技术不仅可以实现不同材料性能的优势互补,提升产品的综合性能,还能简化生产工艺流程,降低生产成本,提高生产效率。
复合材料的挤出成型
摘要:简单的回顾了挤出成型的机械设备,成型基本工艺,并以木塑复合材料和聚丙烯/纳米复合材料为例,介绍了复合材料的挤出工艺及挤出不同复合材料的不同之处。
关键词:挤出成型木塑材料超声混合
1.序言
挤出成型是使高聚物的熔体(或黏性流体)在挤出机的螺杆或柱塞的挤压作用下通过一定形状的口模而连续成型,所得的制品为具有恒定断面形状的连续型材。
挤出成型,尤其在塑料制品的成型加工中运用广泛。
采用挤出成型,可以制备塑料管材,板材,片材,棒材,薄膜,以及塑料的共混改性。
其技术较为成熟,应用广泛,在日常生活中发挥了非常大的作用。
并且,随着技术的进步,挤出成型制品的种类不断增长,新的工艺也展露头角,这一经典的成型技术正呈现出光明的发展前景。
如今,复合材料正欣欣向荣的发展,挤出成型用之于复合材料也必是一大发展的热点。
2.基础理论和基础知识
2.1挤出成型的设备
成型加工中,其设备包括了挤出机,机头口模以及冷却定型,牵引,切割,卷曲等附属设备。
而其中,最为重要的当然是挤出机。
挤出机大致分为螺杆式挤出机以及柱塞式挤出机。
其中,柱塞式挤出机由于生产非连续,且对物料的混合分散作用较差,所以生产上使用并不多。
而螺杆式挤出机,则由于能较好的给予物料剪切力,塑化能力高,而得到了广泛的运用。
对于螺杆挤出机,又可以细分为单螺杆挤出机,双螺杆挤出机以及多螺杆挤出机。
其中单螺杆挤出机设计简单,制造容易,价格便宜,通常都能有效的完成成型任务而得到广泛的应用。
双螺杆挤出机混炼效果更佳,能用于粉料的加工;而行星挤出机和四螺杆挤出机则大幅
度增加了螺杆对物料的捏合,挤
压和剪切,生产效率极高。
不过
综合其性能和价格,大多情况下
是使用单螺杆挤出机。
2.2挤出机基本结构和作用
螺杆式挤出机包括以下几个部分:加料装置,料筒,螺杆,机头和口模,其中螺杆是挤出机的核心。
2.2.1螺杆的结构和几何参数
螺杆是一根笔直的有螺纹的金属圆棒,其表面光洁,并具有很高的硬度。
其几何参数包括螺杆直径,长径比,压缩比,螺槽深度,螺旋角等等。
其中螺杆直径增大,挤出机生产能力提高;长径比越大,混合均匀塑化更好;压缩比大,制品密度高;螺槽深度小,剪切力大塑化好。
2.2.2螺杆的作用
螺杆主要起到3个作用,分别为输送物料,传热塑化物料以及混合均化物料。
这三种作用分别体现在螺杆的三段中,分别为
加料段,压缩段和均化段。
加料段对料斗送来的
物料进行加热同时输送到压缩段;压缩段对加料
段送来的料起挤压和剪切作用,同时使物料继续
受热,由固体逐渐转变为熔融体,赶走塑料中的
空气及其他挥发成分,增大塑料的密度,其中对
于非晶聚合物宜用渐变螺杆,对于晶态聚合物宜
用突变螺杆;而均化段则是将塑化均匀的物料在
均化段螺槽和机头回压作用下进一步搅拌塑化均匀,并定量定压的通过机头口模成型。
2.3挤出工艺流程
对原料进行准备和一定的预处理;然后进入挤出机,控制好各种工艺参数,进行挤出成型;对成品进行定型与冷却;通过牵引,卷曲或者切割进行收集;辅之以后处理即可得完整的制品了。
其中,挤出步骤是重中之重。
在复合材料成型中,两种或以上的原料要有良好的结合,相互间的分散和作用力是非常重要的。
而这体现在原料的预处理和挤出中。
3.复合材料的挤出实例
3.1木塑复合材料的挤出成型
木塑复合材料(WPC)一般是指木质填料/热塑性塑料复合材料。
WPC比相应的塑料具有更好的拉伸强度、模量、硬度、弯曲性能和耐蠕变性能,更自然的外观,比木材具有更好的尺寸稳定性、耐水性、可维护性和加工性能,有一定的生物降解性和可回收性,环保性较好;可大量利用废旧塑料和木粉、秸杆、稻糠等农、林业的废弃物,成本低廉。
这种复合材料在很早以前就得以生产和运用,当前人们正对这种材料进行进一步的优化和发展。
3.1.1挤出成型工艺
原料的预处理:对于木粉,首先进行研磨和粉碎,满足挤出机的要求;其二木粉是易吸湿、受潮的材料,水分的存在会导致WPC在挤出过程中内部出现泡孔、表面出现水迹、生成不稳定的分解产物,使材料表面性能和力学性能劣化。
因此,WPC在挤出成型前,木粉必须进行干燥处理。
(木粉一般在100℃左右鼓风干燥数小时即可达到成型要求。
);其三,木粉表面还有极性官能团而热塑性塑料常为非极性的,需要进行表面改性,如进行酯化,醚化以达到良好的表面相容性;进行偶联剂处理,使材料与材料之间有良好的结合性,偶联可以再熔融复合时加入,也可以在预处理时加入,通常在挤出前就加入了(在高速混合机中进行)。
挤出成型:可以选用锥形双螺杆挤出机(低速低能耗)。
其加料段直径较大,可以对物料连续地进行压缩,尤其有利于像堆积密度低和比较蓬松的木粉,尅缩短物料在机筒内的停留时间,可实现木料的高添加量。
且剪切发热小,适宜加工低温挤出的制品,尤其有利于热敏性的木塑复合材料。
将木质纤维原料预处理后,加入助剂预混合,混炼造粒得到木塑颗粒。
将木塑颗粒干燥,加入挤出机中,挤出成型,经过定型和冷却后,牵引切割得到木塑制品。
虽然分为了两步,但是也因此具有了一定的灵活性。
参数控制:螺杆转速较慢,从而抑制热敏性的木粉和热塑性材料的降解;加料中,由于木质结构蓬松,可能会发生架桥,故采用强制加料装置,以保证挤出的稳定;而温度也需特别控制,过低树脂无法包裹木粉而过高则会发生降解。
从本例子中可以看出,复合材料中非常简单的一种木塑复合材料,在挤出时特别需要关注到原料相互之间的结合性。
而这种结合性主要体现在原料的预处理上;第二,复合材料的挤出时,要特别关注填充材料的性质,从而选取合理的挤出机和挤出时的工艺参数,如木塑材料中选用低速大容量的锥形双螺杆挤出机,严格控制温度和转速等。
3.2纳米复合材料的挤出成型
聚合物纳米复合材料是指分散相尺度至少有一维小于100nm数量级的聚合物基复合材料。
聚合物基纳米复合材料在通用大品种塑料的工程化、高性能化和工程塑料的功能化方面的有着重要作用,存在巨大的潜在市场。
比如聚丙烯/纳米复合材料的超声挤出
3.2.1挤出工艺
将超声发生器与单螺杆挤出机相结合,在挤出机口模处加上超声装置,达到纳米粒子的混合。
PP基体和纳米粒子首先通过双螺杆挤出机预混,制得粒料(双螺杆三段温度分别为185、195、195"C)。
然后通过本超声一挤出一体化装置制得聚丙烯纳米复合材料(单螺杆三段温度分别为100、195、200℃,螺杆转速16rpm)
从本例子中可以看出,对于纳米复合材料的成型,尤其要注意到粒子的分散性。
通过引入超声波,从而能够使纳米粒子分散为小颗粒,并且可以直接连续挤出,既解决了分散性的问题,又使得生产效率较高。
4.小结
挤出成型操作简单,工艺易控,应用范围广,可以连续化,自动化生产。
而复合材料则发展迅速,渗透于生活中的各个地方。
通过挤出来制备复合材料,是一种非常好的方法。
挤出的关键在于挤出机,温度,转速,分散,塑化的控制;而复合材料的性质则由不同材料间的结合,填充物的分散,及彼此的相容性有关。
故对于挤出成型而言,如何针对复合材料的性质选取合适的工艺参数,以及正确的预处理和更好的分散塑化能力是及其重要的。
引入振动场,或是加入超声混合都能增加分散性和设计一些有针对性的新型的挤出机械都将对复合材料的挤出工艺大有裨益。
5.参考文献
(1)挤出成型新技术齐贵亮机械工业出版社
(2)高分子材料成型加工周达飞唐颂超中国轻工业出版社
(3)超声挤出过程中聚丙烯/无机纳米复合材料结构和性能变化的研究赵丽娟四川大学硕士学位论文
(4)超声振动对聚合物挤出过程及制品性能的影响彭响方,高文龙,林逸全高分子材料科学与工程2005.7
(5)木塑复合材料挤出成型研究进展陈兴华应用化工2011.6
(6)塑木复合材斛的挤出成型加工工艺研究赵秀琴科学时代。