剪切速率曲线

单螺杆挤出机的组成
塑料工艺
塑料工艺
双螺杆挤出机的结构
塑料工艺
• 双螺杆挤出机的结构
塑料工艺
挤出工艺简介
塑料工艺
内容简介： 挤出成型是借助螺杆的挤压作用,使塑化均匀的塑料强 行通过机头成为的连续制品，如管、板、丝、条、薄 膜、电线电缆等。挤出成型是塑料成型加工中重要方 法之一。 适用的树脂材料： 绝大部分热塑性塑料及部分热固性塑料，如PVC、 PS、ABS、PC、PE、PP、PA、丙烯酸树脂、环 氧树脂、酚醛树脂及密胺树脂等
2、 剪切速率和剪切应力的影响 塑料工艺 高分子流体在加工中主要表现为“剪切变稀”效应。该效应对高分子材料加 工具有重要意义。由于实际加工过程都在一定剪切速率范围内进行（见表1）， 因此掌握材料粘-切依赖性的“全貌”对指导改进高分子材料加工工艺十分必要。
表1 各种加工方法对应的剪切速率范围
加工方法 压制 开炼 密炼 挤出 剪切速率/ s-1 100-101 5X101-5X102 5X102-103 101-103 加工方法 压延 纺丝 注射 剪切速率/ s-1 5X101-5X102 102-105 103-105
二、熔融理论
塑料工艺
1、研究目的： ① 预测螺槽中未熔化物料量 ② 熔化全部物料所需螺杆长度 ③ 熔融与螺杆参数、物料特性、工艺参数间的关系 2、冷却试验和熔融机理： 冷却试验：本色料+3~5%着色料挤出——稳定后停止并迅速冷却螺 杆和料筒——取出螺杆、剥下物料——切断螺旋带状料并观察截 面形状 3、现象： ① 熔融料呈流线型，未塑化料始终呈固态 ② 固—液两相有一明显分界线 ③ 固相逐渐消失，固体塑化完全集中在熔膜处 4、熔融机理： 加料段压实——逐渐熔融成一层熔膜——超过后边螺槽刮落于前侧 形成熔体池——固体床减小——直至物料完全熔融
2、不同的材料，因用途不同，加工方法各异，对分子量的要求不同。总体来看， 橡胶材料的分子量要高一些（约105~ 106 ），纤维材料的分子量要低一些（约104）， 塑料居其中。
3、塑料中，用于注射成型的树脂分子量应小些，用于挤出成型的树脂分子量可大 些，用于吹塑成型的树脂分子量可适中。 4、橡胶工业中常用门尼粘度表征材料的流动性，塑料工业中常用熔融指数或流动 长度表征塑料的流动性，其实也是作为最简单的方法用来判断材料相对分子量的 大小。一般橡胶的门尼粘度值大，表示流动阻力大，相对分子量高；塑料的熔融 指数大，表示流动性好，相对分子量小。
2 螺杆挤出原理
塑料工艺
普通挤出机的工作过程
塑料工艺
塑料工艺
• 一. 固体输送理论 • 假设条件： ①物料与螺槽和料筒壁紧密接触形成固体塞（床），以恒速移 动； ②略去物料重力、密度变化的影响； ③磨擦系数恒定，压力是螺槽长度的函数； ④螺槽为矩形 • 经过分析可看出物料的运动类似螺母运动。 • 提高固体输送的措施 ① 适当提高螺杆转数N和螺槽深度H; ② 采用锥形结构料筒；在加料段料筒内壁开设纵向沟槽（提高fb）； 冷却进料段防止物料提前软化； ③ 冷却螺杆加料段（减小fs）,增加螺杆表面光洁度（减小fs）
•
2、熔体输送能力的分析：
塑料工艺
• •
熔体的输送 Q = Qd - Qp - Ql, 实际的流动形式为：熔 体沿螺槽螺旋前进。类似弹簧缠绕在螺槽内。 忽略Ql，经计算熔体输送能力为：
P↑-Q↓，机头阻力加大，产量下降。 N↑-Q↓，转数提高，剪切提高。 D↑-Q↑↑，直径增加，产量明显增加，所以要得到高 的产量，这是最有效的手段之一。 ④ L↑-Q↑，挤出稳定性增加。 ⑤ 螺槽深度h增加，挤出稳定性下降。 ① ② ③
图1 PMMA的粘度与温度和压力的关系
总的规律：温度升高时，物料粘度下降；压力升高时，物料粘度上升。 塑料工艺
图2 不同温度下乙酸丁酸纤维素的粘度曲线
说明 塑料工艺 1、从纯粹加工的角度来看，降低分子量肯定有利于改善材料的流动性， 橡胶行业采用大功率炼胶机破碎、塑炼胶料即为一例。但分子量降低后 必然影响材料的强度和弹性，因此需综合考虑。
（三）配合剂的影响 塑料工艺 对流动性影响较显著的配合剂有两大类
填充补强材料
软化增塑材料
碳酸钙，赤泥，陶土， 高岭土，碳黑、短纤维等
各种矿物油， 一些低聚物等
主要作用：使体系粘度 上升，弹性下降，硬度 和模量增大，流动性变 差
主要作用：减弱物料内大 分子链间的相互牵制，使 体系粘度下降，非牛顿性 减弱，流动性改善
塑料工艺Baidu Nhomakorabea
• 挤出成型的特点: ① 连续化,效率高,质量稳定 ② 应用范围广 ③ 设备简单,投资少,见效快 ④ 生产环境卫生,劳动强度低 ⑤ 适于大批量生产 • 介绍的内容： 影响高聚物加工粘度的一些因素 螺杆挤出的原理 双螺杆挤出设备和工作过程的简单介绍
塑料工艺
图6-4 假塑性高分子液体的流动曲线 左图：剪切应力-剪切速率曲线； 右图：表观粘度-剪切速率曲线
三、熔体输送理论
塑料工艺 • • • • 1、熔体有四种形式的流动： 正流： 正流(拖曳流)Qd(cm3/h)，沿螺槽向机头方向的流动。由于螺杆转动，塑 料在螺杆根部与机筒间形成相对运动造成的，它决定挤出量的大小； 逆流： 逆流（反流）Qp，与Qd相反的流动。由机头、多孔板等阻力元件对熔体 的反压力造成，也叫压力流，随机头压力的升高而增加； 环流： 横流（环流）Qt,由分速度Vbx引起的在螺槽内与正流垂直的流动。对总挤 出量影响不大，可忽略不计，但对熔体的混合、塑化、热交换起重要作 用； 漏流： 漏流Ql，由机头阻力元件引起的物料反向流动，沿螺杆与料筒间隙向加料 口方向流动，可降低挤出量。正常情况很小0.1～0.6mm，Ql小，但磨损 严重时，Ql的增加与平方成正比。
一、影响高分子液体剪切粘度的因素
塑料工艺
实验条件和生产工艺条件的影响 （温度T；压力p；剪切速度或剪切应力σ 等）
影 响 因 素
大分子结构参数的影响 （平均分子量；分子量分布；长链支化度等）
物料结构及成分的影响 （配方成分，如添料、软化剂等）
（二）实验条件和生产工艺条件的影响 塑料工艺 1、温度和压力的影响