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脱硫胶粉螺杆挤出机内连续精炼挤出流场模拟与实验研究

杨晓彤  
【摘要】:制备再生橡胶是现在解决废轮胎污染的主要途径。传统生产工艺由于污染严重且人力成本大将逐渐被市场淘汰,目前很多企业的新型生产设备与工艺不成熟并且存在很多问题,因此需要对设备进行改进以满足市场和行业的需求。废旧胶粉在经过脱硫反应之后,仍然要剪切塑炼从而降低其门尼粘度,提高再生胶的加工流动性。使用螺杆挤出机组生产再生胶是目前的新工艺,本文对脱硫胶粉在螺杆挤出机内连续精炼挤出过程做了流场数值模拟并进行实验分析,对使用螺杆挤出机连续挤出生产工艺进行了优化改进。本文对120三螺杆挤出机和112同向双螺杆挤出机进行了建模、边界条件设定和网格划分,使用POLYFLOW软件对脱硫胶粉在产量为800 kg/h时连续挤出做了流场模拟,分别得出其在各自生产工况转速下的剪切速率场和剪切应力场分布,并与传统精炼机的流场数据做比较,112同向双螺杆挤出机剪切速率场与剪切应力场和精炼机的流场分布接近,两者综合剪切能力比120三螺杆挤出机强。两台设备上做连续挤出实验中对不同设备的降门尼作用以及各产品的性能做了比较,对比了三种设备的再生胶产品、混炼胶样品和止水带样品表面情况和内部截面的密实程度。实验表明,112同向双螺杆挤出机和精炼机降门尼效果优于120三螺杆挤出机,且前者的混炼胶和橡胶止水带表面光滑程度高,内部紧致密实,说明其对脱硫胶粉精炼效果好,再生胶产品细化程度高。三台设备的再生胶产品毛细管流变实验中对不同产品的剪切速率-剪切压力曲线进行分析,间接表征不同再生胶内部凝胶交联网络的大小以及精炼过程中胶体内部填料网络的破坏情况。从而可以使用门尼粘度仪和毛细管流变仪剪切速率-剪切压力曲线综合表征再生胶的加工性能。此外对螺杆挤出机连续挤出制备再生胶代替精炼机必要性进行阐述,说明新型工艺在对再生胶行业发展和生态文明建设的重要意义。


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