Влияние геометрии шнека и параметров переработки на процесс диспергирования при экструзии наполненных полимеров

• Автор: Порчхидзе, Галактион Демуриевич
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 134 с. : ил

Содержание
Введение

Глава 1. Состояние проблемы и постановка задач исследования.

1.1. Принципиальные схемы введения наполнителей в полимер при

экструзионном методе 1

1.2. Анализ работы функциональных зон одношнекового экструдера

1.2.1. Зона загрузки транспортировки

1.2.2. Зона плавления пластикации.

1.2.3. Зона дозирования выдавливания

1.3. Диспергирование агломератов наполнителя при экструзии

полимерных материалов.

1.4. Основные выводы по главе и постановка задач диссертационной
работы
Глава 2. Исследование реолог ических свойств полиэтилена низкой плотности высокого давления с порошкообразным наполнителем
2.1. Исследование реологических свойств методом двух капилляров.
2.2. Описание экспериментальной установки и методики
эксперимента
2.3. Экспериментальные данные и их обработка
Глава 3. Теоретический анализ влияния процессов диспергирования порошкообразных наполнителей при экструзии полимеров в
одношнековом экструдере
3.1. Механизм образования и разрушения агломератов
порошкообразных наполнителей в одно шнековом экструдере.
3.2. Распределение скорости потока в винтовых каналах зоны дозирования одношнековых экструдеров.
3.3. Степень диспергирования. Критерий оценки эффективности процессов диспергирования агломератов порошкообразных наполнителей при экструзии полимеров.
Глава 4. Экспериментальное исследование процессов диспергирования порошкообразных наполнителей при экструзии термопластов
4.1. Описание экспериментальной установки и методики эксперимента
4.2. Экспериментальные данные и их анализ.
Основные выводы но диссертационной работе.
Список используемой литературы


Особенно мало публикаций, касающихся исследований влияния конструктивных параметров перерабатывающих машин и технологических параметров переработки на процесс диспергирования различного типа наполнителей полимерных материалов, хотя в последние годы для производства и переработки композиционных полимеров широко используются различного типа экструзионные машины. Достоинством этих машин является возможность совмещения таких процессов как плавление (пластикация) полимеров, непрерывное выдавливание, диспергирование, смешение и дегазация. При наличии соотвегствующей оснасгки экструдеры можно использовать для получения гранулята и готовых профилированных изделий с различной конфигурацией поперечного сечения. Большое распространение среди экструзионных машин получили одношнековые экструдеры, свободные от ряда конструктивных и эксплуатационных недостатков двухшнековых машин, а именно: сравнительно сложной конструкции и дорогого обслуживания, гораздо более высокой стоимости, более дорогого ремонта, меньших сроков амортизации. Правда при этом одношнсковые экструдеры имеют меньшую и нестабильную производительность, смесительное воздействие их слабее, чем у двухшнековых. Теория одношнековой экструзии (гидродинамика процесса, расчет производительности и мощности привода одношнекового экструдера) в настоящее время подробно разработана трудами отечественных [Балашова М. М., Ьоярченко В. И., Бостанджияна С. А., Казанкова Ю. В., Кима B. C., Первалчука В. П., Скачкова В. В., Торнера Р. В., Янкова В. И.] и •зарубежных [Бернхард Э. Мак-кслви Д. Шенкель Г. Тадмора 3. Однако при этом почти неизученными являются процессы диспергирования наполнителей при экструзии наполненных полимерных материалов. В то же время выбор оптимальной геометрии шнеков и смесительно-дислергируюших элементов базируется, скорее всего, на экспериментальных данных, с использованием которых проводится компьютерное моделирование процессов, протекающих в рабочих органах экструдеров. Почти полностью отсутствуют исследования в области механизма образования и разрушения агломератов дисперсного наполнителя, влияния геометрических параметров шнека и технологических параметров экструзии на степень диспергирования агломератов наполнителя, неизвестным является критерий качества диспергирования. В настоящей диссертационной работе проведены теоретические и экспериментальные исследования процессов диспергирования в зависимости от параметров экструзии и геометрии шнека. На основе анализа экспериментальных данных установлен механизм образования и диспергирования агломератов дисперсных наполнителей при экструзии наполненных полимеров, получены уравнения. Диссертация состоит из пяти глав. Первая глава посвящена анализу состояния проблемы и постановке задач исследования. Показано что в настоящее время отсутствуют теоретические работы, позволяющие прогнозировать процесс диспергирования порошкообразных наполнителей при экструзии наполненных (композиционных) полимерных материалов, установить влияние геометрии шнека и параметров экструзии на степень диспергирования. Во второй главе приведены результаты исследования реологических свойств термопластов с порошкообразными наполнителями и влияния порошкообразного наполнителя на реологические свойства термопластов. Получены кривые течения термопласта в зависимости от степени наполнения, которые в дальнейшем используются для проведения необходимых расчетов. В третьей главе представлены результаты теоретического исследования процессов диспергирования порошкообразно! В четвертой главе изложены результаты экспериментального исследования процессов диспергирования порошкообразных наполнителей в одношнековом экструдере, приведены зависимости работы диспергирования в одношнековом экструдере от конструктивных параметров шнека и технологических параметров экструзии. Диссертационная работа завершается основными выводами, а также рекомендациями ее дальнейшего использования. Результаты экспериментального исследования процесса диспергирования агломератов порошкообразного наполнителя при экструзии, доказывающие зависимость степени диспергирования от работы и инвариантность степени диспергирования от технологических параметров экструзии. Работа выполнена на кафедре «Основы конструирования оборудования» Московского государственного университета инженерной экологии.