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本课题旨在分析往复式单螺杆挤出机的混炼特性。通过对比炭黑/PP体系在往复式单螺杆销钉挤出机和双螺杆挤出机中的混炼效果,并结合有限元数值模拟得到的微观流场特征对比结果,分析了往复式单螺杆销钉挤出机与目前最流行的双螺杆挤出机混炼特性的差异。在此基础上,通过数值模拟,分析了影响往复式单螺杆挤出机混炼性能的因素,为提高往复式单螺杆挤出机混炼性能提供了理论依据。最后,在往复式单螺杆挤出机改进设计过程中发现,传动系统的传动机理会影响螺杆的几何造型,从而影响挤出机的混炼特性。1、往复式单螺杆销钉挤出机与双螺杆挤出机混炼性能的对比分析：以炭黑/PP共混体系作为物料体系,炭黑/PP的导电性能为表征依据,对比了往复式单螺杆销钉挤出机和双螺杆挤出机的分散混合性能随螺杆转速、喂料速率和加工温度提高的变化规律。通过扫描电镜照片和流场数值计算的对比结果,对两种机型分散混合性能之间存在差别的原因进行了分析。2、工艺参数及几何参数对往复式单螺杆挤出机混炼性能的影响研究：利用黏性流体有限元数值模拟计算的方法,采用二维周期性边界模型,研究了往复式单螺杆挤出机流场内流体的分布特征,分析了螺杆转速和喂料速率对往复式单螺杆挤出机分散混合性能的影响。除此之外,还分析了螺杆往复运动特征参数及销钉特征参数对往复式单螺杆挤出机螺杆构型的影响,进而研究了这些几何参数对往复式单螺杆挤出机分散混合性能的影响。3、新型混炼元件的设计开发：在几何参数对往复式单螺杆挤出机混炼性能的影响基础上,综合考虑往复旋转频率比和销钉排数对混炼元件的影响,设计开发机筒装有12排销钉、螺杆往复旋转频率比为3的新型元件,并对比分析了新型混炼元件与传统混炼元件混炼性能的区别。4、往复运动传动机理与混炼性能的关系论述：不同的往复式单螺杆销钉挤出机传动系统的传动机理不同,导致螺杆的运动规律也不同,进而使得螺杆构型不同。根据不同的往复式单螺杆销钉挤出机传动系统的传动机理设计螺杆构型,利用数值计算的方法,分析不同螺杆构型流场内的剪切应力分布、高聚物熔体的停留时间和加工后炭黑粒径大小的不同,对比采用不同传动系统时,往复式单螺杆销钉挤出机混炼性能的变化。本文研究内容可为新型的往复式单螺杆销钉挤出机的开发提供理论指导和技术支持。