舟山市定海区赐力福塑料机械制造有限公司
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反应挤出机机筒螺杆工况条件的分析
发布时间:2016-12-12

反应挤出的机筒一般延轴向根据需要设置多处加料口,各种反应物,包括聚合物和单体,以及催化剂、引发剂等物料可以根据各种化学反应自身的规律,沿螺杆的轴向按一定程序和最合适的方式分步加入,以达到控制化学反应按预定的顺序和方向进行。反应挤出的这些特点,是反应挤出通常需要采用较大长径比的平行双螺杆挤出机的主要原因。


    例如在聚甲醛的反应挤出中,最重要的一种是“本体动态连续共聚合”方式,即聚合单体三聚甲醛、二氧五环、丁缩醛和催化剂混合、聚合反应而最终生成聚甲醛产品,整个聚合反应过程会释放大量的反应热,并伴随有料流由液态到固态的相变。由于聚甲醛的聚合反应为放热反应,在机筒内部开环结构的冷却系统中运行的冷却水对反应本体起到非常重要的温度调节作用。共聚单体在反应挤出机内需要经过好几个混合,熔融,脱气,再混合等阶段,如果温度控制不当,就会造成单体反应出问题,影响到聚合物的质量,严重的甚至会导致相变的混乱,挤出机因剧烈振动而不得不停止工作。在大多数反应挤出中,一个共同特点是物料在相对比较大的长径比反应区间,反应物处于液态或熔融状态,当料流在从液相向固相转变而形成原始聚合物的整个相变过程中,其体积迅速膨大,而完成这个相变的区段长度却相对极短。


 无论是单螺杆挤出机,或是双螺杆挤出机,其螺杆均悬臂安装于挤出机的机筒中,螺杆在旋转状态下将物料推向出料口。料流在整个输送的过程中,不断地接受由机筒孔壁传递的热能,同时也不断地获得因受螺棱剪切作用而得到的剪切热。在这二个热能的作用下,高分子材料迅速地或被塑化,或被反应。所有针对挤出机机筒螺杆工况条件的分析,我们均离不开对这个高分子材料在挤出机内被塑化,被反应的基本状况的分析。


    既然螺杆悬臂安装于挤出机的机筒中,那么螺杆的挤出段螺棱表面金属材料与机筒内壁金属材料之间就一定存在二者之间的“接触磨损”,或可称之为“匹配磨损”。众所周知的是,同种金属材料之间的“接触磨损”,或可称之谓双向匹配“摩擦副”是最糟糕的。例如机筒和螺杆均采用渗氮钢的材料制造,而且经过相同的氮化处理工艺手段,其量化的“匹配磨损速率”显然最糟糕(见右上图)。


    这个“匹配磨损”情况的严重性在大型挤出机中表现得之所以更为突出,是因为螺杆自身较大的重量,例如外径为217毫米,长径比达33的螺杆,其重量约1.4吨。这个大型的重达1.4吨的螺杆之相当的质量,随着螺杆的旋转而不断地以螺棱表面金属材料摩擦机筒内孔表面金属的形式,不断地威胁着挤出机的使用寿命。




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