微型锥形双螺杆共混挤出仪
发布时间：2017-04-27
研发背景随着高分子共混物和纳米复合材料的迅速发展，迫切需要一种针对新材料研究使用的实验室用混合设备。这是因为最初阶段在实验室里获得的原料产量很低或者材料本身很昂贵，许多新型材料的获取只能以“g”为单位来计量。所以，共混仪的腔体要既能加工微量材料，又可以建立一种必要的流动模型，以便获得良好的共混效果。但是，现有的大多数小型共混仪的混炼效果都不甚理想，因为它们没有必要的能形成拉伸流动的腔体结构来产生分散流或形成充分的重新取向。东华大学材料学院实验教学中心立足经济、环保、方便、快速、操作简单等理念，利用本学科成熟的材料加工技术和设备设计技术，自主设计开发自有知识产权一套一次投料≦5g的微型锥形双螺杆共混挤出机。仪器参数1. 外形尺寸：300*420*690mm。2. 混炼系统：①螺杆形式：双锥螺杆（双线螺纹）；②螺杆尺寸：4/12mm（不等深，不等距）；③结构形式：立式；④螺杆与混炼室配合精度：≤0.1mm。3. 传动系统：①电机功率：150W；②调速范围：1~355转/分。4. 温控系统：①最高工作温度：350℃，加热方式：电加热；②平均升温速率：30～50℃/min；③热电偶精度：±1.1℃，系统精度：±1.7℃。5. 控制系统：①控制系统采用压力传感器，设定启动值和最高值，达到启动值方可开机，而达到最高值则报警停机，保障机器的安全运转；②控制系统采用电流表观察扭力变化，波动大时，执行超载停机以保障运行安全。技术创新1. 微量：一次性微量投料（≦5g），整个装置的体积非常小，机械加工及装配要求非常高，并有与之配套电器控制，整个微型装置最终还要满足共混挤出工艺要求。2. 锥形双螺杆：微型共混机所用的锥形螺杆为双线螺纹结构，锥形设计可以提高剪切力，提高增加共混效果，提高推进力和挤出力；与一般单线螺纹结构的锥形螺杆相比，双线螺纹螺杆推进面的相对面的斜度是单线螺纹螺杆的两倍，增加剪切力和挤出力，同时可以有效防止聚合物爬杆，特别适合高粘度高分子材料的共混改性。但是同时增加加工难度，此螺杆需经过数控机床和手工等几道加工工序，是微型共混仪的关键技术。3.微型共混机采用立式（竖式）双螺杆安装设计，比卧式（横式）双螺杆设计（一般共混机都是这样设计），除了可以提高推进力和防止聚合物爬杆，同时让其可以增加其扩展性，便于安装外接配件，如果安装喷丝板可以进行纺丝成形实验。但是也增加了螺杆的装配难度，要求各配件加工精度更精密。4. 循环回流的共混腔体设计，并在其出料口增加一个可以控制流量的旋转阀门装置，此设计可以让高分子材料模拟在大型螺杆中的停留时间，可以做共混反应停留实验，此装置不但可以节约实验及科研中的原料使用量，同时可以控制停留时间，提高混合效果。5. 脱卸式的螺杆安装设计，敞开式的腔体设计，使操作安装方便又便于设备的清洁，料筒内还有充氮保护系统及气流冷却系统，便于快速，多次开展各类材料的共混实验，特别适合新材料的配方研究。应用范围教学：在《复合材料物理化学实验》开设的“玻纤增强树脂实验”中，用微型共混仪器制备新型材料，再用微型注塑机来制备样条测试其拉伸、弯曲和冲击性能。在大型综合设计性实验《材料加工实验》（高分子材料）中，开设了“聚合物共混改性及其基本性能的测定”实验，利用微型共混仪进行聚合改性的配方正交实验。科研：微型共混仪同时用于研究生教学中，平均每学年对研究生培训超过100人次，微型共混仪设备共3台，每年总使用机时近3000小时。此设备不仅在本学院教学和科研中使用，也在学校的其他专业中使用；同时上海水产研究所、杜邦公司、上海大学等高校和研究所也使用此设备。
该仪器荣获全国高校自制实验教学仪器设备一等奖
