基于拉伸流变的高分子材料塑化挤出技术及设备：自主创新国际领先

日前．由华南理工大学和广州华新科实业有限公司共同完成的“基于拉伸流变的高分子材料塑化挤出技术及设备”项目通过了鉴定。该项目利用高分子材料拉伸流变控制的塑化挤出原理,研制出了由定子、转子及叶片组成的无螺杆塑化和具有正位移输送特性的挤压系统,突破了传统螺杆塑化挤出理论,实现了拉伸流变起主要作用的高效塑化挤出。     

聚合物加工成型技术创新研究进展

依据聚合物工业对加工过程节能降耗、废旧聚合物循环利用、可再生资源利用的重大需求,笔者在聚合物振动剪切形变加工成型方法和设备的基础上提出和研究了聚合物体积拉伸形变加工成型方法和技术,着重讨论了拉伸形变支配的叶片挤压系统的塑化输运过程、技术特征及混合特性.研究结果表明:这种新技术及其设备与传统螺杆塑化输运技术及其设备相比较,具有加工热机械历程缩短、加工能耗降低、混合混炼效果好、物料适应性广、制品质量高等优异的技术特点,且在聚合物多相多组分复合材料、聚合物/生物质复合材料等物料体系的加工方面具有显著优势.     

重复加工对通用塑料力学性能和分子量影响的研究

使用多次挤出法研究了重复加工对聚丙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯等通用塑料硬度、力学性能、断裂行为的影响。使用粘度法研究了重复加工对通用塑料分子量的影响。结果表明,随着挤出次数的增加,3种材料的拉伸强度、断裂伸长率和硬度均有所降低,分子量减小,但是降低幅度较小,聚丙烯、聚乙烯均可以在多次加工后正常使用。     

纤维增强MDF水泥的性能

研究了玻璃纤维和碳纤维作为MDF水泥增强材料的可行性及其增强效果，考察了二种纤维的长径比、体积掺量对MDF水泥材料的抗弯强度、断裂韧性、浸水体积膨胀率等性能的影响。研究结果表明，碳纤维和玻璃纤维作为MDF水泥的增强材料均能够显著提高MDF水泥的力学性能和耐水性、玻璃纤维的效果优于碳纤维。纤维增强MDF水泥的微观结构特征是纤维在复合材料中呈三维均匀分布，形成空间网络结构，这是纤维增强MDF水泥的主要原因。     

偏心转子挤出机中UHMWPE熔体流动特性的数值模拟

偏心转子挤出机具有良好的正位移输送特性,能有效解决超高分子量聚乙烯（UHMWPE）由于壁面滑移造成的加工困难的问题。为了揭示UHMWPE在偏心转子挤出机输送段的熔体流动特性,采用实验与数值模拟相结合的方法确定了UHMWPE熔体壁面滑移的模型参数,利用ANSYS Polyflow软件对UHMWPE熔体的流场进行了数值模拟。结果表明：偏心转子挤出机中转子和定子啮合形成的容腔能够实现对UHMWPE熔体的正位移输送,容腔截面尺寸的变化在熔体中产生了拉伸流场;在每个容腔的入口和出口附近分别形成正压和负压,啮合间隙不为0时,造成容腔中熔体的逆流和漏流,使容腔出口处的平均流率低于理论流率。偏心转子挤出机加工UHMWPE时,容腔出口处熔体的瞬时流率和平均流率与转子转速成正比,流率脉动率保持不变;减小转子和定子间的啮合间隙,容腔出口处熔体的平均流率增加,流率脉动率减小,增强了偏心转子挤出机中熔体的正位移输运。     

SiAlON—SiC材料浆料流变性

以Al、Si、SiO2和SiC为原料制备了SiAlON—SiC材料的浆料，研究了浆料的pH值、ζ电位、固相体积分数、以及分散剂、环境温度等因素对其流变特性的影响。结果表明：当原料浆料的球磨时间在80min左右，pH值为8．5，固相体积分数为54％时，该浆料悬浮体的流变特性最佳。     

电流变材料研究回顾与展望

全面回顾了电流变材料的三个发展阶段，即水激活系统、高分子系统和无水系统。根据材料的物化性质和流变学指标，客观评价了现有的电流变材料并指出了发展电流变材料的出路。     

羊毛束细化拉伸的参数优化与效果表征

采用自制细化装置和测量单元对羊毛毛条进行拉伸细化，结合正交试验得出优化的预浸、拉伸、定形的工艺条件。基于本优化工艺条件所得的细化毛条和澳洲的“Optim^TM羊毛”进行了纤维特征和改性效果的综合对比分析。试验结果证明：细化拉伸处理后，羊毛细度、长度、光泽明显改善，但纤维伸长率变小，长度离散度变大，这对纺织加工提出了新的要求。     

几种刚性有机填料SAN对PVC／CPE共混体加工行为的影响

采用Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ塑化仪，双辊开炼机研究了几种刚性有机填料ＳＡＮ对ＰＶＣ／ＣＰＥ共混体加工行为及力学性能的影响。实验表明：这几种ＳＡＮ均有缩短ＰＶＣ／ＣＰＥ塑化时间，改善熔融塑化行为的效能，但不同流动性的ＳＡＮ作用有所差异。不同加工方法－－密炼混合和双辊开炼的塑化机理和改性效果不尽相同。     

改性多壁碳纳米管芒硝基纳米流体相变材料制备及其流变特性

为探究多壁碳纳米管芒硝基纳米流体相变材料的温度、多壁碳纳米管体积分数对芒硝基纳米流体相变材料黏度的影响,文中对多壁碳纳米管进行改性并对芒硝基纳米流体相变材料在不同温度及不同体积分数下的流变特性进行研究.结果 表明:30℃和50℃条件下,多壁碳纳米管体积分数从0.05％增加到0.25％时,芒硝基纳米流体相变材料黏度增幅分...     

聚合物新型混合分散装置塑化过程模拟分析

对一种聚合物叶片注塑成型机的混合分散装置进行了三维建模,采用Polyflow软件对其屏障混炼单元中聚合物流体的流动状态进行了三维等温数值模拟,通过网格重叠技术对流体区域进行网格划分,用软件设定装置的运动边界条件,分析了能反映装置混合分散效果的参数,如速度矢量、剪切速率、混合指数等．结果显示：新型混合分散的出料槽中存在的涡流现象,有利于聚合物熔体的塑化混合,在邻近出料槽区域,熔体和出料槽挤压、拉伸作用最强,而在转子与料筒的中间部位则存在较强的拉伸流场．     

丁苯胶乳改性水泥基材料的性能与机理研究进展

 丁苯胶乳（SBL）改性水泥基材料具有较好的流动性、保水性、与基材的黏结性、水密性、耐久性、抗化学腐蚀性、抗冻融性、良好的力学强度及延伸性能,而且其成本较低、使用便捷,得到较为广泛的应用。综述了SBL改性水泥基材料的性能和机理,介绍了SBL单独改性、SBL和其他胶乳共混改性、SBL和纤维改性、SBL和外加剂复合改性时,水泥基材料的物理和力学性能。从3个方面探讨了SBL改性机理：SBL对水泥水化过程的影响存在物理作用和化学作用;SBL对微观结构的主要影响是由乳胶粒子的分散和聚合物薄膜的形成所产生的;从孔洞结构看,SBL改变水泥基材料的孔径分布、特征孔径、平均孔径、最可几孔径、孔隙率等,提高了材料的内聚强度。分析表明,SBL改性水泥基材料具有性价比高、环境友好、使用寿命长、循环利用率高等优点。     

聚合物湿法纺丝的教学实践

由于湿法纺丝工艺流程复杂、设备体积巨大和设备费用昂贵,高校很难为高分子及其相关专业的本科生提供相关的聚合物湿法纺丝成型加工实验。本实验室根据湿法纺丝的理论以及工厂湿法纺丝装置,构建了一套微缩的可用于高校实验室的湿法纺丝的装置。该实验设备简单,成本低。通过教学实践,该装置可以满足大部分高校为在校的高分子专业及其相关专业的本科生提供与湿法纺丝有关的实验,增加学生在聚合物加工成型中湿法纺丝方面的实践需求。     

醇类化合物对直链淀粉增塑效果的影响

为预测醇类增塑剂所含碳原子数以及羟基数对淀粉增塑效果的影响,采用分子动力学模拟法在COM-PASS力场下模拟计算不同醇类小分子对直链淀粉增塑后玻璃化温度的影响,并测定不同醇类小分子对直链淀粉增塑后旋转扭矩、氢键削弱作用和力常数的变化。通过比较不同醇类化合物对直链淀粉增塑前后的玻璃化温度、旋转扭矩、氢键削弱作用和力常数变化预测醇类化合物增塑效果。结果表明,三类醇类化合物对直链淀粉的增塑效果依次为：乙二醇〉丙三醇〉1,2-丙二醇。由此可推断,当醇类增塑剂含羟基数相同时,碳链越短,对直链淀粉的增塑效果就越好;当所含的碳原子数相同时,醇类增塑剂中所含的羟基数越多,对直链淀粉的增塑效果就越好。     

稻草秸秆压缩研究及制粒机械设计

稻草秸秆是一种丰富的再生资源,但稻草秸秆属于粘弹性生物物料,自身密度小,不利于运输和储存,影响其深加工或二次开发利用.而秸秆压缩燃料由于具有很高的压缩比,方便运输和储存,同时改善了生物质燃料的燃烧性能,提高了生物质资源的利用效率.文章研究了稻草秸秆纤维物料的压缩特性、生物质成型机理及影响成型因素,总结出了一种较好的稻草秸秆压缩成型的工艺条件及工艺流程.基于生物质压缩成型技术,设计了一种平模压缩制粒机械,并对不同粒度、不同压力条件下的秸秆进行了压缩制粒成型试验.实验结果表明该制粒机械,能降低能耗、减少磨损,有着较高的生产率.     

水泥-聚苯乙烯轻质材料的制备及抗冲击性

采用半干料压缩成型工艺制备一种水泥-聚苯乙烯轻质材料,通过压缩试验获得其应力-应变曲线,采用高低两种冲击能量测试抗冲击性,利用自制装置测试和计算其对冲击力、冲击能量的吸收比,分析了水泥掺量以及纤维、乳胶粉对冲击力、冲击能量吸收比的影响.结果表明:该水泥-聚苯乙烯材料具有与传统聚苯乙烯混凝土完全不同的破坏形式,不发生脆性破坏,具有较高的韧性,在压缩作用下的应变可达到0.6以上;随着水泥掺量增加,材料对冲击力的吸收比先降低后升高,加入纤维、乳胶粉可提高材料对冲击力的吸收比;材料对冲击能量的吸收比先升高后降低,加入纤维、乳胶粉可提高低水泥掺量下冲击能量的吸收比,但降低了高水泥掺量下的吸收比.具体分析了各种因素的影响规律和作用机理.     

浅谈高职《塑料注塑成型技术》课程设计的理念与思路

《塑料注塑成型技术》课程是高职高分子材料加工技术专业的一门综合性主干核心课程。本文基于高职教育向“系统化工作过程导向”的一体化教学模式发展的背景浅析该课程的课程设置理念与思路。     

制备长玻纤增强聚丙烯复合材料的熔融浸渍过程分析

以玻璃纤维/聚丙烯为研究对象,建立热塑性熔融树脂浸渍纤维的理论模型,模型表征在实验过程中不同加工工艺条件、熔体黏度以及纤维结构对树脂完全浸渍纤维束所需时间的影响,同时探讨了相关机理。树脂浸渍纤维的程度通过所制试样的层间剪切强度来表征,并通过扫描电镜对预浸带界面进行研究,结果表明：纤维束在浸渍机头中的停留时间、浸渍机头的温度、纤维束展宽以及选择不同的树脂基体,均将影响树脂与纤维两相间的界面结合,并最终影响材料的力学性能;树脂基体中添加相容剂马来酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH）在玻璃纤维和树脂基体两相间能够起到交联作用,明显提高两相间的界面结合强度,使得复合材料的力学性能优于未添加PP-g-MAH的试样,但在基体中添加过多的PP-g-MAH,试样的力学性能则表现出下降的趋势。     

车用碳纤维复合材料性能及成型工艺

 碳纤维复合材料(CFRP)具有高强度、高刚度、高断裂韧性、耐腐蚀、高阻尼等特点,可大幅提高汽车服役寿命、燃油效率和安全舒适性,已被公认为汽车工业领域最理想的轻量化材料。但由于传统复合材料成型工艺来源于品种多、批量小、高成本生产的航空工业,为了满足车用CFRP 对高效率、低成本、规模化、自动化制造技术的迫切需求,国际主流车企结合车身部件设计灵活、厚薄不均、复杂程度地不同的具体特点,开发了众多差异化的新型快速成型工艺,以实现最小碳纤维用量下最大程度地发挥复合材料功效的目的。本文通过与高强钢、铝合金、镁合金等其他先进轻质材料的对比,介绍了碳纤维复合材料在使用性能上的多样化特点及显著优势;并结合车用碳纤维复合材料部件典型应用案例,分析了当前最具发展潜力的差异化快速成型工艺。     

镁合金材料的应用及其加工成型技术

综合介绍了镁合金材料的基本性能、产品优越性和典型产品的应用,着重分析讨论了镁合金材料加工成型技术和存在的问题,以及我国镁合金材料研究和应用的发展现状。并就镁合金材料的应用前景、开发潜力和尚需解决的问题等方面进行了探讨。