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第1章 绪论1

1.1 基本过程1

1.2 本书范围1

1.3 一般文献概述2

1.4 聚合物挤出的历史3

参考文献4

第一篇 挤出机械6

第二章 挤出机的不同类型6

2.1 单螺杆挤出机7

2.1.1 基本操作7

2.1.2 排气挤出机8

2.1.3 橡胶挤出机9

2.2 多螺杆挤出机12

2.2.1 双螺杆挤出机12

2.2.2 多(＞2)螺杆挤出机12

2.2.3 齿轮泵式挤出机13

2.3 盘式挤出机14

2.3.1 粘性阻力盘式挤出机14

2.3.1.1 阶梯形盘式挤出机14

2.3.1.2 鼓式挤出机15

2.3.1.3 螺旋形盘式挤出机16

2.3.1.4 组合盘式挤出机16

2.3.2 弹性熔体挤出机19

2.3.3 盘式挤出机总评19

2.4 塞式挤出机20

2.4.1 单柱塞式挤出机20

2.4.1.1 固态挤出20

2.4.2 多柱塞式挤出机22

附录2-1 组合盘式挤出机的挤出效率23

参考文献24

第3章 挤出机硬件27

3.1 挤出机传动27

3.1.1 交流电动机传动系统27

3.1.1.1 机械式调速传动27

3.1.1.2 电动摩擦离合器传动28

3.1.1.3 调频传动装置28

3.1.2 直流电动机传动系统29

3.1.3 液压传动系统30

3.1.4 各种传动系统的比较32

3.1.5 减速器36

3.1.6 恒转矩特性36

3.2 推力轴承组件37

3.3 机筒与进料口40

3.4 加料斗42

3.5 挤出机螺杆42

3.6 模头组件44

3.6.1 滤网及换网器44

3.7 加热和冷却系统46

3.7.1 电加热46

3.7.1.1 电阻加热46

3.7.1.2 感应加热47

3.7.2 流体加热47

3.7.3 挤出机冷却47

3.7.4 螺杆加热与冷却49

参考文献50

第4章 仪表与控制52

4.1 仪表要求52

4.2 压力测定53

4.2.1 机械问题53

4.2.2 规范55

4.2.3 不同传感器的比较57

4.3 温度测量58

4.3.1 温度测量方法58

4.3.2 机筒温度测量61

4.3.3 斗温测量62

4.3.3.1 超声波传递时间65

4.4 其它测量66

4.4.1 功率测量66

4.4.2 转速67

4.4.3 挤出物厚度67

4.4.4 挤出物表面状态70

4.5 温度控制71

4.5.1 通-断控制72

4.5.2 比例控制73

4.5.2.1 唯一比例控制73

4.5.2.2 比例+积分控制75

4.5.2.3 比例+积分+微分控制76

4.5.2.4 双重传感器温度控制76

4.5.3 控制器77

4.5.3.1 温度控制器77

4.5.3.2 功率控制器77

4.5.3.3 双重输出控制器78

4.5.4 时间-温度特性79

4.5.4.1 系统的热特性79

4.5.4.2 线性系统中响应的模拟79

4.5.4.3 采用通-断控制的温度特性81

4.5.5 控制器参数的调谐82

4.5.5.1 性能判据82

4.5.5.2 PID(比例+积分+微分)参数的影响83

4.5.5.3 过程模型未知时的调谐程序83

4.5.5.4 过程模型已知时的调谐程序84

4.5.5.5 预调温度控制器85

4.5.5.6 自调谐温度控制器85

4.6 全过程控制86

4.6.1 真实全挤出过程控制86

参考文献87

第5章 基础原理90

5.1 衡算方程90

5.1.1 质量衡算方程90

5.1.2 动量衡算方程90

5.1.3 能量衡算方程91

5.2 基础热力学93

5.2.1 橡胶弹性95

5.2.2 应变致结晶作用96

5.3 热传递97

5.3.1 传导热传递97

5.3.2 对流热传递97

5.3.3 无因次数97

5.3.4 粘性热生成102

5.3.5 辐射热传递102

5.3.5.1 介电加热104

5.3.5.2 微波加热106

5.4 排气的基础106

5.4.1 颗粒状聚合物的排气110

5.4.2 聚合物熔体的排气111

附录5-1 牛顿流体的管道流动114

参考文献116

第6章 重要聚合物性能118

6.1 松散物料的性能118

6.1.1 体积密度118

6.1.2 摩擦因数120

6.1.3 料度及担子形状123

6.1.4 其它性能124

6.2 熔体流动性能124

6.2.1 基本定义125

6.2.2 幂律流体128

6.2.3 其它流体模型131

6.2.4 温度及压力的影响132

6.2.5 粘弹性行为136

6.2.6 流动性能的测定137

6.2.6.1 毛细管流变仪137

6.2.6.2 熔体指数测定仪139

6.2.6.3 锥板式流变仪141

6.2.6.4 缝口模头式流变仪142

6.2.6.5 动力学分析143

6.3 热学性能145

6.3.1 导热系数145

6.3.2 比体积及形态146

6.3.3 比热容及熔化热149

6.3.4 比焓150

6.3.5 热扩散率151

6.3.6 熔点153

6.3.7 诱导期153

6.3.8 热学表征155

6.3.8.1 差示热分析及差示扫描量热法155

6.3.8.2 热失重分析155

6.3.8.3 热力学分析155

6.3.8.4 其它热学表征技术155

6.4 聚合物性能概述156

参考文献159

第7章 功能过程分析160

7.1 基本螺杆几何形状160

7.2 固体输送162

7.2.1 重力固体输送162

7.2.1.1 压力分布164

7.2.1.2 流率165

7.2.1.3 设计准则166

7.2.2 阻力诱发固体输送168

7.2.2.1 摩擦热生成176

7.2.2.2 开槽机筒段178

7.3 塑化185

7.3.1 Tadmor熔融模型187

7.3.1.1 非牛顿非等温状态194

7.3.2 其它熔融模型196

7.3.3 熔融段中的功率消耗199

7.3.4 计算机模拟200

7.4 熔体输送201

7.4.1 牛顿流体202

7.4.1.1 螺腹的影响206

7.4.1.2 间隙的影响207

7.4.1.3 熔体输送中的功率消耗210

7.4.2 幂律流体212

7.4.2.1 一维流动212

7.4.2.2 二维流动216

7.5 模内成形220

7.5.1 速度及温度分布221

7.5.2 挤出物膨胀227

7.5.3 模内流动不稳定性229

7.5.3.1 鲨鱼皮229

7.5.3.2 熔体破裂229

7.5.3.3 拉伸共振230

7.6 排气231

7.7 混合235

7.7.1 螺杆挤出机中的混合236

7.7.2 静态混合装置241

7.7.3 分散性混合243

附录7-1 方程(7—30)的常数244

附录7-2 Engstad方程(7—36)的常数245

附录7-3 应用Darnell及Mol解法确定的固体输送角246

附录7-4 分析幂律流体二维流动的Fortran程序247

参考文献251

第三篇 实际应用257

第8章 挤出机螺杆设计257

8.1 力学问题257

8.1.1 螺杆根部的扭曲强度257

8.1.2 螺棱强度259

8.1.3 螺杆侧向挠曲260

8.2 挤出量优化263

8.2.1 熔体输送的优化263

8.2.2 塑化的优化272

8.2.2.1 螺旋角的影响273

8.2.2.2 复式螺棱的影响273

8.2.2.3 螺棱间隙的影响275

8.2.2.4 压缩比的影响276

8.2.3 固体输送的优化277

8.2.3.1 螺槽深度的影响277

8.2.3.2 螺旋角的影响278

8.2.3.3 螺棱数的影响278

8.2.3.4 螺棱间隙的影响278

8.2.3.5 螺棱几何形状的影响278

8.3 功率消耗的优化279

8.3.1 最佳螺旋角279

8.3.2 螺棱间隙的影响281

8.3.3 螺棱宽度的影响283

8.4 单螺棱挤出机螺杆286

8.4.1 标准挤出机螺杆286

8.4.2 标准挤出机螺杆的改进287

8.5 排气挤出机螺杆289

8.5.1 功能设计问题289

8.2 各种排气挤出机螺杆的设计293

8.5.2.1 常用排气挤出机螺杆293

8.5.2.2 旁路式排气挤出机螺杆293

8.5.2.3 后部排气294

8.5.2.4 多排气口排气294

8.5.2.5 阶式排气295

8.5.2.6 通过螺杆排气296

8.5.2.7 通过螺纹机筒排气296

8.5.3 排气口构型297

8.6 多螺棱挤出机螺杆298

8.6.1 常用多螺棱挤出机螺杆298

8.6.2 屏障型螺棱挤出机螺杆299

8.6.2.1 Maillefer螺杆301

8.6.2.2 Barr螺杆303

8.6.2.3 Dray-Lawrence螺杆305

8.6.2.4 Kim螺杆305

8.6.2.5 Ingen Housz螺杆306

8.6.2.6 屏障型螺杆综述307

8.7 混合螺杆308

8.7.1 分散混合元件308

8.7.2 分布混合元件321

8.8 比例放大323

8.8.1 通用比例放大因数325

8.8.2 热传递的比例放大325

8.8.3 混合的比例放大326

参考文献327

第九章 模头设计329

9.1 基本问题329

9.2 薄膜及片材模头330

9.3 管材及小管模头333

9.3.1 定型套335

9.4 吹塑薄膜模头336

9.5 异型材挤出模头338

9.6 共挤出339

参考文献342

第10章 双螺杆挤出机344

10.1 绪言344

10.2 双螺杆挤出机与单螺杆挤出机344

10.3 啮合同向旋转式挤出机346

10.3.1 紧密啮合式挤出机346

10.3.2 自洁式挤出机348

10.3.2.1 自洁式挤出机的几何形状348

10.3.2.2 自洁式挤出机中的输送353

10.3.2.2.1 部分填充螺杆354

10.3.2.2.2 全填充螺杆357

10.4 啮合异向旋转式挤出机358

10.5 非啮式双螺杆挤出机365

10.6 同轴双螺杆挤出机376

10.7 双螺杆挤出机中的排气377

参考文献380

第11章 挤出机故障排除382

11.1 与物料有关的问题382

11.2 与机器有关的问题383

11.2.1 磨蚀问题385

11.2.1.1 磨蚀机理385

11.2.1.2 磨蚀试验方法386

11.2.1.3 磨蚀的起因390

11.2.1.4 磨蚀问题解决办法393

11.2.1.5 磨损螺杆及机筒的修复396

11.3 聚合物降解396

11.3.1 降解的类型396

11.3.1.1 热降解396

11.3.1.2 机械降解396

11.3.1.3 化学降解397

11.3.2 挤出中的降解398

11.3.2.1 滞留时间分布399

11.3.2.2 温度分布401

11.3.2.3 减少降解404

11.4 挤出不稳定性404

11.4.1 不稳定性的频率405

11.4.2 功能性不稳定性407

11.4.3 挤出不稳定性的解决办法407

11.5 夹气408

参考文献409

符号说明411

题目索引414