孙敬耀副教授

近年来，改性塑料挤出生产线逐渐成为我国挤出市场的主力军，主要原因在于辅助设备和模具技术的不断成熟和发展。 研究课题：

(李哲1, 孙静耀1*, 黄耀1, 郑秀婷1, 徐红1, 庄健1, 刘英2, 吴大明1,2 / 1. 北京化工大学机电工程学院, 2. 有机-无机复合材料北京化工大学材料国家重点实验室）

要点总结：

热熔挤出技术具有连续作业、减少粉尘、操作简单、不使用有机溶剂等特点。

微纳堆叠挤出系统的核心部件是层倍增单元，这也是各种微纳堆叠技术的创新。

反应挤出仍然是高粘度材料理想的熔融态反应方法。

双螺杆挤出工艺可加工制备多种不同的推进剂、推进剂、炸药、烟火等产品，并实现连续化、自动化，减少生产环节和运输步骤。

塑料挤出技术不断发展，满足聚合物产品高产量、高精度、高集成化发展的要求。

近年来，挤压生产线逐渐成为我国挤压市场的主力军，主要原因在于辅助设备和模具技术的不断成熟和发展。

塑料制品的挤出加工技术主要分为两类：一类以单螺杆挤出为主中国挤出机，用于一般薄膜、特种型材、线材等的成型加工；另一类以单螺杆挤出为主，用于一般薄膜、特种型材、线材等的成型加工； 另一种主要是双螺杆挤出，是通过共混获得产品。

除了这两类主要的挤出技术外，随着高分子材料的发展中国挤出机，特别是聚合物共混改性的快速发展，多螺杆挤出技术也得到了较好的发展。

热熔挤出

熔体挤出成型（FDM）工艺中使用的材料一般为热塑性材料，如ABS、PC、尼龙等，以长丝形式供应。

材料在喷嘴内被加热并熔化。 喷嘴沿着零件的横截面轮廓和填充轨迹移动，同时挤出熔融材料。 该材料快速凝固并与周围材料粘合。 每一层都堆叠在前一层之上，起到定位和支撑当前层的作用。

随着高度的增加，层轮廓的面积和形状将发生变化。 当形状发生明显变化时，上层轮廓无法为当前层提供足够的定位和支撑。 这就需要设计一些辅助结构“支撑”。 ”，为后续层提供定位和支撑，确保成型和顺利实施。

太原理工学院材料工程系张伟等人采用熔融挤出法制备了聚丙烯/粘土/三元乙丙橡胶（PP/Clay/EPDM）复合材料。 研究表明，复合材料的冲击强度随着EPDM含量的增加先增加后降低。 当EPDM含量小时，韧性显着增加。 当EPDM质量含量为15%时，材料的冲击强度最佳，断面呈韧性断裂； 复合材料的热氧稳定性提高，但拉伸强度和耐热性略有降低。

中国石化上海石油化工研究院匡军等人通过双螺杆熔融挤出共混制备了不同含量比的聚乳酸（PLA）/醋酸丁酸纤维素（CAB）共混物。 经过研究发现，CAB主要以纳米粒子的形式分散在PLA基体中，平均尺寸约为160nm，当CAB质量含量较高时，可以形成渗流网络结构。 CAB及其网络结构可以有效抑制PLA链段的运动，从而降低其结晶速率。

近年来，热熔挤出技术的应用越来越广泛。 主要是指将药物、高分子载体等在熔融状态下混合，并在一定的压力、速度和形状下挤出，形成非晶态产品的技术。 具有连续操作方便、减少粉尘、操作简单、不使用有机溶剂等特点。

南京中医药大学药学院、江苏省中药高效给药系统工程技术研究中心、江苏省中药资源产业化过程协同创新中心等单位联合研究，当螺杆转速100r/min，机筒温度130~160℃，液氮冷却冷却方式是固体分散体最佳的热熔挤出技术制备工艺。 当在这些条件下制备姜黄素固体分散体时，药物以无定形形式分散在载体中，在药物和载体之间形成相对薄的层。 互动性强。

微纳层状挤出

微纳层压挤出系统主要由多台挤出机组成的塑化共挤部分、合流单元、分流单元、倍增单元、挤出模具和成型装置及其他辅助设备组成。 核心部件是层乘单元。 也是各种微纳堆叠技术的创新。 层倍增装置通常需要满足分流效率高、成层过程压力损失小、适用聚合物范围广等要求，同时尽量避免流道内出现停滞区域。

北京化工大学机电工程学院戴坤田等人通过研究发现，微纳堆叠挤压过程中的剪切和拉伸效应导致碳纳米管（CNT）在高冲击力中发生取向。聚苯乙烯（HIPS）基体中，当层数增加时，取向效应变得更加明显，但碳纳米管的取向导致导电网络被破坏，导致交流电导率略有下降。 然而，在这种情况下，可以形成更多的微电容结构，从而提高复合材料的介电常数。 最后可以得出结论，微纳堆叠挤出技术对复合材料的介电和导电性能有影响。

北京化工大学机电学院刘成林、杨伟民、焦志伟等人利用实验室自主设计的微纳层压挤出成型设备制备了1层、9层和81层线性低密度聚乙烯（LLDPE）实验样品。

研究发现，与1层LLDPE的38.56%结晶度相比，9层和81层LLDPE的结晶度分别提高到50.62%和54.42%。 这说明微纳层压技术提高了LLDPE的结晶度。

此外，该技术还可以提高LLDPE沿挤出方向（MD）和垂直于挤出方向（TD）的取向和拉伸强度。 它具有双向拉伸效果和扭曲层压单元的数量。 越多，双向拉伸效果越明显。

反应挤出

反应挤出是近20年来迅速发展的一项高科技技术。 它也是高分子材料反应加工学科的重要组成部分。 主要应用于现有聚合物的功能化、聚合物制备、材料高性能改性等领域。

所谓反应挤出（又称反应挤出、挤出反应）是利用挤出机作为连续微返混塞流反应器，使待反应的混合物能同时完成指定的化学反应。

反应挤出也是高粘度材料理想的熔融反应方法。 原因是它对挤出机螺杆机筒各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，使物料能够在各段传输过程中，进行固体输送等一系列基础化工单元操作。 、加压熔融、物料混合、熔体加压、化学反应、除去副产物和未反应的单体、熔体输送和泵送成型。 此外，它还具有使用挤出机加工高粘度聚合物的独特能力。

大连理工大学化工学院高分子材料系王一龙等人可以通过反应挤出对聚丙烯（PP）进行微交联改性。 研究结果表明DCP是最好的PP微交联引发剂。 当其添加量仅为0.04%时，制品中即可形成少量β晶，提高其力学性能。 同时DVB（用量0.5%）与PP发生轻微交联反应，形成0.51%凝胶，使产品熔体强度比原料提高4倍，结晶度和维卡软化度提高温度也有一定程度的升高。 国家新型聚合物成型装备工程研究中心、华南理工大学聚合物成型加工工程教育部重点实验室在制备苯乙烯接枝聚烯烃热塑性弹性体时，采用聚烯烃热塑性弹性体（POE）为基材。 乙烯（St）用作唯一的接枝单体。 通过研究得出，在适当的转速、加工温度、引发剂用量和单体用量下，最高接枝率可达7.81%。

特殊加工

炸药加工

炸药的加工主要是通过双螺杆挤出技术来实现的。 双螺杆挤出工艺可加工制备多种不同的发射药、发射药、炸药、烟火剂等产品，并实现连续化、自动化，减少生产环节和运输步骤，缩短生产周期。

国外炸药加工研究比国内研究更为成熟。 2004年左右，美国海军地面武器研究中心和德国炸药研究所（ICT）通过联合研究，将在线监测仪器应用到37毫米双螺杆挤出机上。 ，实现了温度、压力等参数的在线检测，显着提高了双螺杆挤出机的生产安全性，成功为海军制备了两种塑料粘结炸药PBXN-106和PBXN-109。

此外，国外还完成了炸药自动化双螺杆挤出试生产线的建设，并进行了PAX-3炸药的试制。

型材挤压

近年来，塑料型材因其节能环保的优点，使用率很高。 塑料型材主要通过挤出模具加工成型。 首先将从挤出机挤出的熔融塑料通过模头加热、分流、成型，然后经过定型模具和水槽的定型和冷却得到所需的制品。

合肥工业大学机械工程学院胡彦平等人针对塑料型材挤出模具保形设计多、冷却系统设计复杂、整体设计效率低的问题，开发了塑料型材挤出模具数字化系统。 通过对型材断面分析，系统基于智能直通算法和S型水路算法，配备了三种类型的水路来设计冷却系统。 实践证明，该系统对于有效提高挤压模具的设计效率和质量具有重要意义。 意义。

挤压加工线检测技术

随着高性能高分子材料的发展，聚合物混炼加工不再是独立于聚合反应和结构性能表征的简单物理成型过程，而是决定聚合物复合材料最终性能的核心环节。

聚合物挤出加工可以有效地结合聚合物熔融和机械混合的优点，是制备高性能高分子材料的重要手段。 然而，挤出机复杂的几何形状和瞬态流动特性导致挤出过程中的流动和混合非常复杂。 因此，发展挤压过程中的实时在线检测技术显得尤为重要。

该综述由化学工程国家重点实验室和浙江大学化学工程与生物工程学院联合研发，从聚合物熔体的流动、混合和反应的角度，总结了近年来聚合物挤出过程中的各种在线检测技术。 可见，聚合物在线检测技术已运用光谱技术、超声波技术、荧光技术等检测技术，应用于挤出停留时间、复合体系相形貌、挤出反应和降解等在线测量。

多螺杆挤出

多螺杆挤出机通常是指机筒内有三个以上螺杆的挤出机。 螺杆可配置为直形或 V 形。 从工作机理来看，双螺杆挤出机和多螺杆挤出机是相同的。 因此，与单螺杆挤出机相比，双螺杆挤出机有时也称为多螺杆挤出机。 螺杆挤出机使聚合物熔体具有较大的比表面，有利于熔体中挥发物的去除。 主要用于混合、反应挤出、聚合物精炼、聚合物溶液浓缩等操作。

多螺杆挤出机因其优异的混合特性、良好的产能比，已应用于功能塑料的制备、高亮度涂料的制备以及营养丰富、色香味俱佳的新型方便食品的加工，和小纵横比。 该领域得到了很好的应用。 多螺杆挤出对于挤出技术的研究具有实际应用意义。

北京化工大学机电学院、教育部高分子材料加工装备工程研究中心姜立龙等人利用短切玻璃纤维制备纤维增强聚苯醚（PPO）复合材料并进行研究三螺杆挤出机加工工艺对玻璃的影响。 纤维增强 PPO 性能的影响。

研究表明，加工参数对复合材料的力学性能有一定的影响。 适当的加工技术可以使玻璃纤维和基体本身的优良性能得到更充分的体现。 对比同等剪切强度的双螺杆和三螺杆挤出机，中心区域拉伸场的存在进一步促进了玻璃纤维的分布，从而改善了复合材料的性能。

北京化工大学的杨坤晓等人通过三螺杆挤出机模拟器进行了熔体替代材料的挤出实验。 对三角三螺杆挤出机、直列三螺杆挤出机和双螺杆挤出机的熔体输送能力进行了系统评价。 研究表明，与其他类型的挤出机相比，三角形排列三螺杆挤出机具有更高的熔体输送能力和能耗水平，无量纲参数评价体系具有更广泛的适用性和更高的可靠性，可用于挤出加工设备的选型。

结论

近年来，塑料挤出技术取得了重大进展。 其总的发展趋势是不断满足高分子制品高产量、高精度、高集成化发展的要求，实现制品材料的组织形态和聚集状态。 、相形貌等方面的控制，或实现异质材料的复合为产品。 这可以最大限度地发挥聚合物的性能并获得高性能产品。 因此，深入研究塑料挤出技术，克服产品缺陷，对于科技进步和人民高标准生活要求具有重要意义。

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