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塑料挤出技术取得了显著的进步
来源: 作者: 发布日期:2019-01-03 阅读次数:51 关注度:0 被收藏数:0 评论数: 0
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挤出成型是一种重要的塑料制品加工方法,适用于几乎所有的热塑性塑料,其制品约占整个塑料制品的40%。近年来,挤出生产线能逐渐成为中国挤出巿场主力的主要原因是辅助设备与模具技术的不断成熟与发展。塑料制品的挤出加工技术主要分为两类:一种是以单螺杆挤出为主,用于一般薄膜、异型材、电线等成型加工;另一种是以双螺杆挤出为主,以共混方式得到制品。除了这两类主要的挤出技术之外,随着高分子材料的发展,尤其是聚合物共混改性的飞速发展,多螺杆挤出技术也得到了更好地发展。

 

 

熔融挤出成型(FDM)工艺的材料一般是热塑性材料,如ABS、PC、尼龙等,以丝状供料。

材料在喷头内被加热熔化。喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动,同时将熔化的材料挤出,材料迅速固化,并与周围的黏结。每一个层片都是在上一层上堆积而成,上一层对当前层起到走位和支撑的作用。

随着高度的增加,层片轮廓的面积和形状都会发生变化,当形状发生较大的变化时,上层轮廓就不能给当前层提供充分的定位和支撑作用,这就需要设计一些辅助结构“支撑”,对后续层提供定位和支撑,以保证成型和顺利实现。

微纳层叠挤出系统主要有多台挤出机构成的塑化共挤部分、汇流单元、分流单元、层倍增单元、挤出口模及成型装置等辅助设备组成,其中核心部件为层倍增单元,也是各种微纳层叠技术的创新所在。层倍增单元通常需满足分割效率高、分层过程压力损失小、可应用的聚合物范围广、同时尽量避免流道存在滞留区域等要求。

反应挤出是近20年来迅速发展起来的高新技术,同时也是高分子材料反应加工学科的重要组成部分。它主要应用于现有聚合物的功能化、聚合物制备、材料的高性能化改性等领域。

所谓反应挤出(reactiveextrusion又名反应性挤出、挤出反应),是把挤出机作为连续化的微背混式柱塞流反应器,使欲反应的混合物在熔融挤出过程中可以同时完成指定的化学反应。反应挤出还是理想的高粘度物料熔态反应方法,原因是,其对挤出机螺杆螺筒上的各个区段进行独立的温度控制、物料停留时间控制和剪切强度控制,使物料在各个区段传输过程中,完成固体输送、增压熔融、物料混合、熔体加压、化学反应、排除副产物和未反应单体、熔体输送和泵出成型等一系列化工基本单元操作,除此之外它还具有利用挤出机处理高粘度聚合物的独特功能。

火炸药加工主要是通过双螺杆挤出工艺技术来实现的。双螺杆挤出工艺可实现加工制备发射药、推进剂、炸药和烟火剂等多种不同产品,并实现连续化、自动化,减少生产环节和运输步骤,缩短了生产周期。国外在火炸药加工方面的研究比国内要成熟一些,在2004年前后,美国海军地面武器研究中心与德国火炸药研究所(ICT)通过联合攻关将线上监测仪器应用到了37mm双螺杆挤出机上,实现了线上检测温度、压力等参数,显著提高了双螺杆挤出机生产安全性,并成功制备了海军用的两种塑料粘结炸药PBXN-106和PBXN-109。除此之外国外也已经完成了火炸药双螺杆挤出自动化试制线的建设,并且进行了PAX-3 炸药的试制。

近年来,塑料异型材因节能环保的优点而具有较高的使用率。塑料异型材主要是由挤出模加工成型,首先将挤出机挤出的熔融塑料经过模头加热、分流、成型,然后通过定型模和水箱的定型及冷却得到需要的产品。

随着高性能聚合物材料的发展,聚合物混合加工不再是独立于聚合反应及结构性能表征的单纯物理成型过程,而是决定聚合物复合材料最终性能的核心环节。聚合物挤出加工能有效地将聚合物熔融和机械混合的优势结合在一起,是制备高性能聚合物材料的重要手段。然而,挤出机复杂的几何结构和瞬态流动特征导致了挤出加工过程中的流动和混合非常复杂。因此,挤出加工过程,开发即时的线上检测技术尤为重要。
多螺杆挤出机通常指机筒中有三根以上螺杆的挤出机。螺杆可配置成一字形或V字形。从工作机理方面来讲,双螺杆挤出机与多螺杆挤出机是一样的,故双螺杆挤出机相对于单螺杆挤出机来说有时也被称作多螺杆挤出机,而多螺杆挤出机使聚合物熔体有较大的比表面,有利于挥发物从熔体中脱出,主要用于混配、反应挤出、聚合物精制、聚合物溶液浓缩等操作。

多螺杆挤出机以其优异的混合特性、较好的产能比、较小的长径比已在功能塑料的制备、高亮度涂料的制备和富有营养及色香味具佳的新型方便食品的加工领域得到很好的应用。多螺杆挤出对挤出技术的研究具有实际的应用意义。

近年来,塑料挤出技术取得了显著的进步,其发展总趋势是不断满足高分子制品向高产量、高度精密化、高度集成化等方面发展的要求,实现对制品材料的组织形态、聚集态、相形态等方面的控制,或实现对制品进行异质材料的复合。从而最大程度地发挥了聚合物的特性,达到制品高性能的目的。因此深入研究塑料挤出技术,克服制品中出现的缺陷,对科技进步与人们高标准的生活要求有重要意义。

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