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1．前言1.1研究目的啮合同向双螺杆挤出机是应用最广泛的聚合物加工设备之一,由于其具有优异的混合性能,很强的适应性及良好的自洁性能而被广泛应用于聚合物的物理改性———共混、填充,增强及成型制品[1 ] 。
为了适应各种聚合物材料的加工要求并解决混炼过程中存在的问题,近年来世界著名的同向双螺杆挤出机厂家和双螺杆挤出机研究者们对其挤出系统中的混炼元件进行了重点的研究并开发出了一些典型的新型混炼元件。
如德国WP 公司开发出的具有特殊几何形状的RGS 元件、L GS 元件、Schaufel 元件和美国Far2rel 公司开发出的FAMME 混炼元件[2 ] 。
本研究小组的金月富设计了一种新型元件———S 型元件[3 ] ,这种元件借鉴了FAMME 的设计思路,即采用了FAMME 大的螺棱间隙、小螺棱夹角,引入了双楔形区(螺棱拖曳面和机筒内壁之间的楔形区、啮合区内两螺棱之间的楔形区) 内的拉伸流动和螺槽区内物料松弛等概念,从而设计出一种端面形状类似于英文字母S 的元件。
这种设计加大了螺杆与机筒之间的间隙,增加了物料在挤出机流道内的周向流动和轴向回流,使两螺杆间和相邻两螺槽间的物料产生混合;由于物料在流动过程中通过两个楔形区,便受到剪切和拉伸作用;在相对低压区(松弛区) 物料产生松弛,这也有利于混合。
在本研究小组曾分别对S 型元件和捏合块元件流场的理论分析及实验研究的基础上[4 、5 ] ,本文拟对S 型元件和捏合盘块的流场分别进行数值模拟,以分析和比较两种元件的输送特性和混合能力,以供选择使用。
1.2 前人工作四十多年来，化工机械及自动化研究设计院在科研开发中取得了在科研开发过程中取得了丰硕的科研成果，共获重大科技成果346项，其中获全国科学大会奖、国家发明奖和国家科技进步奖19项。
获部、省级科技进步奖61项。
获国内专利授权16项、获美国专利1项。
于1965年兰泰公司作为化工部化工机械及自动化研究设计院的下属科研生产机构，承担国家大型技术攻关项目的科研主体，即开始从事同向双螺杆挤出机的研究开发工作，是国内同行业历史最悠久、专业最齐全，技术积累最雄厚，研究开发实力最强的科研制造实体。
Polyflow在双螺杆挤出模拟中的应用彭炯，胡冬冬，陈晋南(北京理工大学化工与材料学院，北京100081，中国)摘要：建立了同向双螺杆挤出机捏合段三维非等温流动的数学模型，利用Polyflow软件包对其进行了数值求解，给出了流道内压力、速度的分布，以及进出口压差对流量、温度及压力的影响规律。
数值结果对捏合盘的优化设计和工艺参数的选择有一定的指导意义。
关键词：双螺杆挤出机，捏合元件，数值模拟，Polyflow中图分类号：TQ320.66Polyflow in the Simulation of Twin-Screw ExtrusionPeng Jiong, Hu Dong-dong and Chen Jin-nan(School of Chemical Engineering and Materials Science, Beijing Institute of Technology, Beijing100081)Abstract: A 3-D numerical model of the non-isothermal flow in the kneading zone of a co-rotating twin-screw extruder was presented. The numerical results were obtained by a software package Polyflow. The distributions of the pressure and velocity, and the influences of the pressure difference between the inlet and outlet on the flow rates, temperature and pressure were also presented. Numerical results are of great significance for guiding of the optimization of kneading disc design and the selection of processing parameters.Keywords: Twin-screw extruders, kneading element, numerical simulation, Polyflow双螺杆挤出机作为连续混合设备，已广泛应用于聚合物加工、食品加工以及医药工业。
目录1概述-----------------------------------1 2同向平行双螺杆挤出机的分类-------------1 2·1基本分类-------------------12·2组合分类-------------------23主要结构及基本原理---------------------2 3·1主要结构-------------------33·2基本原理-------------------44同向平行双螺杆挤出机的优点-------------6 5同向平行双螺杆挤出机的发展趋势---------7 参考文献------------------------------91概述挤出机起源18世纪，英格兰的Joseph Bramah于1795年制造的用于制造无缝铅管的手动活塞式压出机被认为是世界上第一台挤出机。
在挤出机作为一种制造方法的发展过程中，第1次有明确记载的是R.Brooman在1845年申请的用挤出机生产固特波胶电线的专利。
在聚合物加工中首先应用双螺杆挤出机是在20世纪30 年代的意大利, 其标志是Roberto Colombo研制成功了同向双螺杆挤出机Pasquetti研制成功了异向双螺杆挤出机。
现代双螺杆挤出技术是在20 世纪60 年代末至70 年代初随着RPVC制品的发展得以发展的1964年Inning和Zanradnik 申请了己内酞胺在标准组件同向旋转双螺杆挤出机内连续阴离子聚合的专利。
在我国, 双螺杆挤出机的应用大约在20 世纪70 年代初, 到90 年代初发展迅速。
关于最早双螺杆挤出机的设计初衷是为了解决挤出时物料挤出不净的问题，后来在使用和研究的过程中发现双螺杆挤出机的性能在很多方面优于单螺杆挤出机，因此，对于双螺杆的研究是很必要的，下面主要分析同向平行双螺杆挤出机的分类。
2双螺杆挤出机的分类2·1随着双螺杆挤出机的发展，就出现了各种不同样式的双螺杆挤出机，由于所需加工的物料不同，因此需要用不同的螺杆挤出机的形式来进行良好的塑化，保证加工质量。
聚合物加工实验报告实验一三元乙丙橡胶/聚丙烯共混改性及其挤出造粒姓名：张涵学号：1514171034 班级：2班年级：2015级专业：高分子材料与工程实验时间：2018年5月3日目录一、实验目的 (4)二、实验原理 (4)第一部分聚丙烯及EPDM (4)(一)聚丙烯 (4)（1）聚丙烯的品种 (4)（2）聚丙烯的性能 (4)(二)EPDM (5)（1）EPDM的定义 (5)（2）EPDM的特性 (5)（3）EPDM的改良品种 (7)(三)聚丙烯与EPDM的共混增韧 (8)第二部分聚合物共混物的界面层 (8)(一)界面层的形成 (8)(二)界面层的结构和性质 (10)第三部分挤出机结构 (11)23（1）传动部分 (12)（2）加料部分 (12)（3）机筒 (13)（4）螺杆 (13)（5）机头和模口 (13)（6）排气装置及其机理 (13)三、原料及主要设备 (13)四、注意事项 (15)五、实验步骤、现象及分析 (15)(一)实验前准备工作 (15)(二)实验过程 (16)(三)停机 (18)六、实验结果及分析 (19)七、思考题 (21)一、实验目的1.聚烯烃改性的基本原理和方法；2.认识EPDM对聚丙烯的增韧改性；3.理解双螺杆挤出机的基本工作原理，学习挤出机的操作方法；4.了解聚烯烃挤出的基本程序和参数设置原理。
二、实验原理第一部分聚丙烯及EPDM(一)聚丙烯（1）聚丙烯的品种以丙烯聚合而得到的聚合物称为聚丙烯．聚丙烯颗粒外观为白色蜡状物透明性也较好。
它易燃，燃烧时熔融滴落并发出石油气味。
比聚乙烯更轻。
大多数工业聚丙烯是仅由丙烯一种单体聚合而得到的、即为均聚聚丙烯。
有时为了满足各种性能需要，在聚丙烯合成过程中，常引入少量乙烯单体(或丁烯－1、己烯—1等)进行共聚，得到共聚聚丙烯。
共聚聚丙烯中最重要的是乙烯与丙烯的共聚物。
（2）聚丙烯的性能工业聚丙烯结晶性好，其结晶度一般为50％-70％、有时可达80％。
单螺杆挤出机与双螺杆挤出机性能状况分析报告一. 塑料挤出机概述1. 常规单螺杆挤出机现状和技术水平分析在常规单螺杆挤出机的性能方面，我国己能生产螺杆直径为φ12－φ250mm多种规格、门类齐全的挤出机，长径比大多在25－30范围。
一些新型的混炼元件如分离型、屏障型、分流型、变流道型以及流束位置变换型等混炼元件得到了较为广泛的应用:螺杆最高转速:直径φ150－φ200的大型挤出机加工烯烃类物料时为50－75r/min，加工PVC等热敏性物料时为5－42r/min:直径φ30以下的小型机器加工烯烃类物料时为l60－200r/min，加工PVC等热敏性物料时为18－l20r/min:北京化工大学研制成功的φl2mm手提式单螺杆排气挤出机为1200r/min。
而国外单螺杆挤出机螺杆直径最小φ6mm，最大为φ700mm，最大长径比达60。
日本池贝公司φ30单螺杆挤出机最高螺杆转速为300r/min，挤出机300kg/h，远远高于我国同规格机器实际产量l4kg/h的水平。
由于常规单螺杆挤出机与其它挤出机相比，具有结构简单、坚固耐用、维修方便、价格低廉、操作容易等特点。
在我国相当长时间内仍有很大市场，因此如何使常规单螺杆挤出机优质、高效、多功能化，仍然是我国塑机研究工作者的艰巨任务。
2．异向旋转双螺杆挤出成型机的现状与技术水平分析2.1 异向旋转平行双螺杆挤出机异向旋转双螺杆挤出机有许多种类型，可分为平行和锥形两大类，前者两根螺杆的轴线互相平行，后者两根螺杆的轴线相交成一角度。
目前流行的平行异向双螺杆挤出机多为在啮合区纵横向都封闭，即共轭型的。
锥形双螺杆挤出机与啮合型平行异向双螺杆挤出机的工作机理基本相同。
如果将其设计成啮合区螺槽纵横向皆封闭的，则其输送能力和建压能力都很强，因其加料端两螺杆轴线间有较大的空间，可以采用大的止推轴承和扭矩分配齿轮，从而能承受高扭矩和高推力负荷，很适合硬聚氯乙烯类制品的挤出成型。
实验二 pp/pe双螺杆挤出实验目的1. 理解双螺杆挤出机的基本工作原理，学习挤出机的操作方法。
2. 了解聚烯烃挤出的基本程序和参数设置原理。
实验原理在塑料制品的生产过程中，自聚合反应至成行加工前，一般都要经过一个配料混炼环节，以达到改善其使用性能或降低成本等目的。
传统方法是用开炼机和密炼机，但是效率低下，不能满足生产提高的需要，随后便产生了单螺杆挤出机，继而发展了双螺杆挤出机。
双螺杆挤出机具有塑化能力强，挤出效率高，耗能低，混炼效果好，自清洁能力等吸引了塑料行业的注意并取得了迅速发展。
另外挤出机也是塑料生产应用最广泛的机器，使用不同的机头可以挤出不同的产品，如型材、片材、管材和挤出吹膜等。
因而挤出机在塑料加工行业有其它机器无法替代的重要性。
本实验使用双螺杆挤出机挤出物料切粒，是生产色母料的工艺过程，如果在侧喂料口或者将物料与颜料在捏合机中混合加料，挤出的产品则为色母料，另外如果换为其它机头即可用于生产各种相应产品。
同向旋转双螺杆挤出机组的结构与其它挤出设备一样，包括传动部分、挤压部分、加热冷却系统、电气与控制系统及机架等。
由于双螺杆挤出机物料输送原理和单螺杆挤出机不同，通常还有定量加料装置。
鉴于同向双螺杆挤出机在塑料的填充、增强和共混改性方面的应用，为适应所加物料的特点及操作的需要，通常在料筒上都设有排气口及一个以上的侧加料口，同时把螺杆上承担输送、塑化、混合和混炼功能的螺纹制成可根据需要任意组合的块状元件，像糖葫芦一样套装在芯轴上，称为积木组合式螺杆，其整机也称为同向旋转积木组合式双螺杆挤出机。
挤出机的结构包括以下几个部分：(1)传动部分传动部分就是带动螺杆转动的部分，它通常由电动机、减速箱和轴承等组成，在挤出过程中，要求螺杆在一定的转速范围内运转，转速稳定，不随螺秆负荷的变化而变化，以保证制品的质量均匀一致。
为此。
传动部分一般采用交流整流电动机、直流电动机等装置。
(2)加料部分加料部分一般由传动部分、料斗、料筒、螺杆等组成。
目录1概述-----------------------------------1 2同向平行双螺杆挤出机的分类-------------1 2·1基本分类-------------------12·2组合分类-------------------23主要结构及基本原理---------------------2 3·1主要结构-------------------33·2基本原理-------------------44同向平行双螺杆挤出机的优点-------------6 5同向平行双螺杆挤出机的发展趋势---------7 参考文献------------------------------91概述挤出机起源18世纪，英格兰的Joseph Bramah于1795年制造的用于制造无缝铅管的手动活塞式压出机被认为是世界上第一台挤出机。
在挤出机作为一种制造方法的发展过程中，第1次有明确记载的是R.Brooman在1845年申请的用挤出机生产固特波胶电线的专利。
在聚合物加工中首先应用双螺杆挤出机是在20世纪30 年代的意大利, 其标志是Roberto Colombo研制成功了同向双螺杆挤出机Pasquetti研制成功了异向双螺杆挤出机。
现代双螺杆挤出技术是在20 世纪60 年代末至70 年代初随着RPVC制品的发展得以发展的1964年Inning和Zanradnik 申请了己内酞胺在标准组件同向旋转双螺杆挤出机内连续阴离子聚合的专利。
在我国, 双螺杆挤出机的应用大约在20 世纪70 年代初, 到90 年代初发展迅速。
关于最早双螺杆挤出机的设计初衷是为了解决挤出时物料挤出不净的问题，后来在使用和研究的过程中发现双螺杆挤出机的性能在很多方面优于单螺杆挤出机，因此，对于双螺杆的研究是很必要的，下面主要分析同向平行双螺杆挤出机的分类。
2双螺杆挤出机的分类2·1随着双螺杆挤出机的发展，就出现了各种不同样式的双螺杆挤出机，由于所需加工的物料不同，因此需要用不同的螺杆挤出机的形式来进行良好的塑化，保证加工质量。
下面介绍双螺杆挤出机的分类，双螺杆挤出机的分类方法有很多，主要是以下四类：. (<Plastics Extrusion Technology>,Friedhelm Hensen, HANSER PUBLISHERS,1988.Page 484-485)•啮合型与非啮合型•开放型与封闭型•同向旋转与反向旋转·圆柱型双螺杆与圆锥型双螺杆根据两根螺杆的相对位置可以将双螺杆挤出机划分为啮合型与非啮合型；开放和封闭是指啮合区的螺槽中，物料是否有沿螺槽运动的可能通道（不包括制造装配间隙），由此可分为纵向开放或封闭与横向开放或封闭型，若物料从加料区到螺杆末端有输送通道，物料可以从一根螺杆流到另一根螺杆则称为纵向开放型，否则称为封闭型，纵向封闭型的两根螺杆各自形成若互不想通的腔室，两根螺杆间没有物料交换，在两根螺杆的啮合区，若两根螺杆横向之间有通道，即物料可从同一根螺杆的螺槽流向相邻一根的，则称为横向开放，反之，则称为横向关闭型； (POLYMER MIXING AND EXTRUSION TECHN-OLOGY,NICHOLAS P.GHEREMISNOFF, MARCEL DEKKER,INC.1987,Page 384-390)双螺杆挤出机的分类不是绝对的，不同的分类方式之间是可以组合，得到我们所见到的类型的双螺杆。
2.2双螺杆挤出机可以从啮合与否、旋转方向是同向仍是异向，螺杆轴线是否平行等方面得出以下几种组合的双螺杆形式：（1）啮合型同向双螺杆挤出机由于同向旋转双螺杆在啮合处的速度相反,双螺杆挤出机，一根螺杆要把物料拉入啮合间隙，而另一根螺杆把物料从间隙中推出，成果使物料从一根螺杆转到另一根螺杆，呈"∞"形前进。
由于啮合区间隙很小，啮合处螺纹和螺杆底部的速度方向相反，因此存在很高的剪切速度，有很好的自洁作用，即能刮去粘附在螺杆上的任何积料，从而使物料的停留时光很短，所以啮合型同向双螺杆挤出机主要多用于混炼和造粒。
（2）啮合型异向旋转双螺杆挤出机（3）非啮合异向旋转双螺杆挤出机（4）锥形双螺杆挤出机(<Plastics Extrusion Technology>,Friedhelm Hensen, HANSER PUBLISHERS,1988.Page 484-485)由此可见同向平行双螺杆挤出机是双螺杆挤出机分类中的一种，是双螺杆挤出机发展的产物，下面我们将介绍同向平行双螺杆挤出机的结构及其工作原理，由此来进一步了解同向平行双螺杆挤出机的分类的依据。
3主要结构以及基本原理简介3·1基本结构同向平行双螺杆挤出机由加料系统、挤压系统、传动机构、加热冷却系统和控制系统等主要部分组成螺杆、筒体采用“积木式”结构，有很好的互换性，可根据物料加工工艺的不同，任意组合使用；筒体选用氮化钢、双金属材料，耐磨、耐腐蚀，延长使用寿命；螺纹元件选用氮化钢、高速具钢，曲线采用计算机辅助设计，配合独特的加工工艺，从而保证了螺纹工作段的法向齿面间隙，且自洁性好；特殊设计的连接方式、传动装置增强了螺纹元件、芯轴强度，以上措施实现了物料分散均匀，混炼塑化效果好，物料滞留时间短，输送效率高的目的。
另外一种对于双螺杆挤出机的分类是将双螺杆挤出机分成驱动部分和挤压部分两个部，驱动部分包括传动箱与电机。
3·2 工作原理同向平行双螺杆挤出机的工作原理从以下三点来说明。
1、聚合物在挤出过程中物态变化规律,输送原理固体熔体的输送排气真相和规律,建立起数学的物理的模型,用来指导双螺杆挤出机的设计和挤出过程的优化.2、要弄清楚两种以上的聚合物及物料在挤出过程中物态变化真实情况，混合形态，结构变化的过程,以及最后混合物与性能的关系.3、做为双螺杆挤出机，挤出反应成型时的反应过程、速度、性能与螺杆构型、操作条件之间的内在联系,建立模型,用来指导反应成型挤出。
单螺杆挤出机和双螺杆挤出机工作原理比较：（1）物料在单螺杆挤出机中的输送是依靠物料与机筒的摩擦力（2）而双螺杆挤出机则为“正向输送”，有强制将物料向前输送的作用，另外，双螺杆挤出机在两根螺杆的啮合处还对物料产生剪切作用3·2·1 啮合型同向双螺杆挤出机•双螺杆挤出机的结构尽管与单螺杆挤出机很相似，但是其工作原理与单螺杆挤出机很不相同。
•在双螺杆挤出机中，原材料由加料装置（一般为定量加料）通过加料口加入，且有些添加料（如玻璃纤维等）还需通过机筒中间的加料口加入，物料经受双螺杆熔融、混炼、输送等作用到达挤出机头口模。
•在这一过程中，物料的运动情况因螺杆的啮合方式、旋转方向的不同而不同。
•物料自料斗经定量装料器加入机筒后，按照旋转方向，可从一根螺杆的螺槽经啮合区的间隙流入另一根螺杆的螺槽，形成旋转的倒“8”形向前运动，于是，从加料口至机头存在着通道。
•在啮合处，螺纹和螺槽的速度相反，物料相对速度很大，承受很大的剪切，有利于混合，且能刮去螺槽内的积料，故具有较好的混炼和自洁作用。
•由于啮合处两根螺杆的速度方向相反，因此能在上下啮合区形成平衡的压力，螺杆的轴承及机筒承载均匀，故可在高转速下工作。
•由于两根螺杆相互啮合，对物料输送有强制的推力，故螺槽内的物料可以不充满螺槽地向前输送。
•螺杆啮合处对物料的剪切过程使物料的表层不断的更新，具有很好的脱挥排气性能。
•近年来，为了强化同向旋转双螺杆挤出机的混炼能力，在螺杆元件中采用了各种结构的混合与剪切元件，使其混炼能力得到了更大的增强，因此啮合型同向旋转双螺杆挤出机被广泛用于物料的混炼。
注意：啮合型同向双螺杆的纵向必须开放，否则，螺杆会发生干涉而不能啮合。
即螺槽宽度大于螺棱宽度，纵向有通道。
3·2·2非啮合型双螺杆挤出机•轴向漏流1：由于两螺杆不啮合，它们之间的径向间隙很大，所以存在较大的轴向漏流。
•环形漏流2：由于两螺杆的螺棱的相对位置是错开的，即一根螺杆的推力面的物料压力大于另一根螺杆拖曳面的物料压力，从而产生了流动2（物料从压力较高的螺杆推力面向另一螺杆压力较低的拖曳面流动）。
•拖曳流3：同时随着螺杆的旋转，在两螺杆的间隙处物料不断受到搅动并被不断带走而更新（不论两螺杆的转向如何），产生流动3。
•拖曳环流4：特别是在异向旋转过程中，物料在A处受到阻碍，产生了流动4。
•而所有这些流动形式都增加了对物料的混炼和剪切作用。
•由于这种啮合形式的双螺杆没有自清洁作用，所以一般仅用于混料。
4同向平行双螺杆挤出机的优点针对于同向双螺杆挤出机的这种工作原理就会使其具有其他一些螺杆挤出机所不具有的有点，同向平行双螺杆挤出有不同的部分组成，每一部分都有有不同的作用，同向平行双螺杆挤出机的优点具体有以下六个方面。
1、直观了解易损件的磨损情况。
由于打开方便，所以能随时发现螺纹元件、机筒内衬套的磨损程度，从而进行有效的维修或更换。
不至于在挤出产品出现问题时才发现，造成不必要的浪费。
2、降低生产成本。
制造母粒时，经常需要更换颜色，如果有必要更换产品，在数分钟时间内打开开启式的加工区域，另外还可通过观察整个螺杆上的熔体剖面来对混合过程进行分析。
目前普通的双螺杆挤出机在更换颜色时，需要用大量的清机料进行清机，既费时、费电，又浪费原材料。
而剖分式双螺杆挤出机则可解决这个问题，更换颜色时，只要几分钟时间就可快速打开机筒，进行人工清洗，这样就可不用或少用清洗料，节约了成本。
3、提高劳动效率。
在设备维修时，普通的双螺杆挤出机经常要先把加热、冷却系统拆下，然后再整体抽出螺杆。
而剖分式双螺杆则不用，只要松开几个螺栓，转动蜗轮箱手柄装置抬起上半部分机筒即可打开整个机筒，然后进行维修。
这样既缩短了维修时间，也降低了劳动强度。
4、高扭矩、高转速。
目前，世界上双螺杆挤出机的发展趋势是向高扭矩、高转速、低能耗方向发展，高转速带来的效果即是高生产率。
剖分式双螺杆挤出机即属于这个范畴，它的转速可达加500转／分钟。
所以在加工高粘度、热敏性物料方面具有独特的优势。
5、应用范围广泛，可适用于多种物料的加工6、高产量、高质量、高效率。
.此外同向平行双螺杆挤出机还具有优异的混合性能，良好的自洁性能，灵活的模块化组合的特性，能够适应众多物料体系的不同类型加工，在聚合物加工，食品加工，化工产品等领域得到了广泛应用，有其适用于对各种高分子材料的加工。
下面我们就了解一下同向平行双螺杆挤出机的一些应用：1.共混改性Mixing nature-changing2.填充改性Filling nature-changing3.功能母粒Functional machine pellets4.色母粒Colored machine pellets5.玻纤、碳纤增强Intersified glass fibres and carbon fibres6.各类电缆料Various cables7.特种物料8.反应挤出Reaction extruding9.排气脱挥Exhausting and volatilization10.粉末涂料Powder paint5同向平行双螺杆挤出机的发展趋势现在人们对于物料制品的性能要求越来越高，也越来越多样化，则就要求挤出设备也要进行相应的发展才能够适应日益变化的需求，从高聚物流动和变形的角度分析，提高混炼质量应从物料在挤出机内的滞留时间、剪切变形、比能、分流数以及粒束位置变换等五个方面进行考虑。
