[實用新型]一種仿生混合-擠出實驗機

有效

• 申請號: 201220268757.5
• 申請日: 2012-06-08
• 公開（公告）號: CN202781782U
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 詹瑾
• 申請（專利權）人: 北京英博苑科技有限公司
• 主分類號: B29C47/62
• 分類號: B29C47/62
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種高分子材料加工實驗機，特別是一種熱塑性高分子材料加工實驗機。?

背景技術

目前，高分子材料研究方向仍然是先進聚合物合金、先進聚合物共混物、生物醫用高分子材料、智能高分子材料與仿生高分子材料，以及添加阻燃、碳納米管、石墨烯、抗菌等助劑的功能高分子材料研發，因此，適合材料研發的加工實驗機是非常需要的，但長期困擾研究者所需高分子材料加工實驗機的難題主要有三個：?

一是現有高分子材料加工實驗機只是混合實驗機，或只是擠出實驗機，即混合和擠出兩種操作只能在不同設備上完成。例如，混合實驗機的種類之一是轉子型流變儀，具有很好的混合和分散功能，混合時間可任意設定，但制得的混合物無規則形狀，內部含有大量氣泡或氣孔，不能直接作為成型材料用于成型規則形狀的樣條，且操作者易燙傷，勞力強度大，更不適宜女性研究者或沒有體力的人員使用；單螺桿擠出實驗機或雙螺桿擠出實驗機的擠出產物具有規則形狀，但混合時間只能通過螺桿轉速和長徑比控制，雖然慢轉速螺桿擠出實驗機的混合時間長，但慢轉速時的剪切作用低，多相體系分散混合效果差；大長徑比螺桿擠出實驗機混合時間較長，但設備龐大、笨重、占地面積大，操作復雜。?

二是高分子材料與混合室壁面發生相對滑移，影響剪切分散混合效果。?

三是現有實驗機需要消耗相當多的原材料，限制了聚醚醚酮、聚酰亞胺等高成本和高附加值的特種高分子材料的深入研究，更限制了生物高分子材料、石墨烯和碳納米管等分散混合高分子材料的深入研究，影響了先進高分子材料的開發和應用進程。?

因此，需開發一種具有混合和擠出獨立功能、高分子材料與混合室壁面不發生相對滑移、混合時間任意控制、耗材少、操作簡單、耗能低、占地小、操作方便的高分子材料熔融加工混合-擠出實驗機。發明專利ZL200510086697.X“微量混合-擠出-注射成型一體化實驗裝置”具有混合時間可控和擠出成型規則形狀樣條的特點，但使用發現其多相分散混合效果較差，高分子材料液體或熔體與螺桿端面和混合室內底面之間存在相對滑移，以及離心力作用導致高分子材料液體或熔體流向流動場邊緣，影響剪切分散效果；其次，混合腔內的空氣和揮發分不易逸散。?

發明內容

本發明的目的是提供一種更高剪切流動場和更高分散混合效果、良好排除混合室內氣體、混合時間可控、可擠出條樣、占地很小的高分子合金、高分子功能材料、高分子分散復合材料等實驗用微量料仿生混合-擠出實驗機。?

本發明所述一種仿生混合-擠出實驗機由端面混合型螺桿100、混合室200、卸料閥300、手輪400、調速電機500、溫控和速控柜600組成，端面混合型螺桿100的L₁段端面101與混合室200的內底面形成磨盤混合室，如圖1a和圖2所示，圖2中混合室的工作高度h為0mm～10mm，v表示層流速度，螺桿100與混合室200均采用不銹鋼制造。?

本發明所述端面混合型螺桿100的端面101設計有法向溝槽102(圖1b)，引用壁虎飛檐走壁及其腳趾吸附原理，在法向溝槽102之間的區域103和混合室200的內底面201設計有31415～282740根仿壁虎腳趾微結構的剛性絨毛104，剛性絨毛104的高30μm～130μm、直徑0.2μm～0.5μm、間距20μm～50μm，如圖3所示，剛性絨毛增強高分子材料液體或熔體與圖1a中201和圖1b中103的表面的粘著力或高分子鏈的分子引力。這種上萬根微小剛性絨毛的引力凝聚成一股巨大粘著力，使高分子材料液體或熔體牢牢地吸附在圖1a中201的表面和圖1b中103的表面，從而提高磨盤混合室的剪切和分散效果。?

本發明所述螺桿100的L1段外表面設計有反向螺紋槽105和平行軸線的溝槽106，反向螺紋槽105的螺旋角α為5°～30°、槽寬為0.5mm～3mm，槽深為0.5mm～2mm，平行于軸線的表面溝槽106的槽寬為0.1mm～3mm、槽深為0.1mm～2mm、槽長等于L₁，如圖4所示，螺桿100的L₁段外表面上反向螺紋105可防止料流的逆流，平行軸線的溝槽106可使混合室內氣體或揮發分逸散。?

本發明所述螺桿100的L₁段的端面101設計有3條連接中心的法向溝槽102，法向溝槽的槽寬為0.05mm～1mm、槽深為0.05mm～1mm、槽長等于螺桿100L₁段的外徑D，如圖1b和圖4所示。?