[發(fā)明專利]一種高分子材料動(dòng)態(tài)離心取向擠出方法及裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310452827.1
• 申請(qǐng)日: 2013-09-27
• 公開（公告）號(hào): CN103465453A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林廣義;汪傳生;劉樹明;牛世同;趙洪洲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B29C47/00
• 分類號(hào): B29C47/00;B29C47/08;B29C47/12
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• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于橡膠塑料加工機(jī)械領(lǐng)域，特別是一種高分子材料動(dòng)態(tài)離心取向擠出方法及裝置。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著高分子材料科學(xué)的迅猛發(fā)展以及人類生產(chǎn)生活對(duì)高分子材料日益增加的社會(huì)需求，功能性高分子復(fù)合材料及其制品開始得到越來(lái)越深入的研究及應(yīng)用，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域。其中，以橡膠為基體的高分子類復(fù)合材料則成為高分子材料中用量較大和用途較廣的一種，原因是橡膠不僅具有其他大部分材料不具備的高彈性，而且還有高度的電氣絕緣性、低導(dǎo)熱性、水密性、優(yōu)良的氣密性，某些特種橡膠還具有耐化學(xué)腐蝕、耐高溫、耐低溫等特殊性能。為進(jìn)一步提高橡膠類復(fù)合材料的性能，人們將短纖維、納米纖維與橡膠、塑料等高分子材料混合，形成新型的增強(qiáng)復(fù)合材料，比如短纖維增強(qiáng)橡膠復(fù)合材料。短纖維增強(qiáng)橡膠復(fù)合材料作為一種新型的橡膠復(fù)合材料，將短纖維的剛性和橡膠的柔性結(jié)合在一起，使材料不僅保持了橡膠原有的高彈性，而且顯著提高了橡膠制品的模量，并賦予制品以高硬度、高模量、耐刺穿、耐撕裂、耐切割、耐負(fù)荷疲勞、低壓縮形變、低生熱、抗溶脹和抗蠕變等一系列的優(yōu)良性能，具體來(lái)說(shuō)，短纖維增強(qiáng)橡膠復(fù)合材料具有小變形下的高定伸強(qiáng)度，明顯的各向異性以及較低的橡塑加工設(shè)備要求。

基于這些特性，短纖維增強(qiáng)橡膠復(fù)合材料的應(yīng)用范圍已經(jīng)覆蓋了幾乎所有的橡膠制品，如輪胎、膠帶、膠管、密封件以及坦克履帶掛膠等。尤其是近年來(lái)，短纖維增強(qiáng)橡膠復(fù)合材料在輪胎中的應(yīng)用研究備受重視，其應(yīng)用已經(jīng)涉及到各種不同類型的輪胎，如工程越野輪胎、載重輪胎以及高性能子午線輪胎等，其增強(qiáng)部位也幾乎包括了輪胎的所有部位，如胎面、胎側(cè)、胎體層、內(nèi)襯層等。目前，在短纖維增強(qiáng)橡膠復(fù)合材料的制備過(guò)程中，仍采用傳統(tǒng)的加工工藝，即混煉、擠出成型、硫化定型三大關(guān)鍵性工藝。在擠出成型過(guò)程中，不僅要實(shí)現(xiàn)普通擠出的要求，而且更重要的是實(shí)現(xiàn)短纖維在橡膠基體中的規(guī)則取向，這就對(duì)擠出成型設(shè)備——擠出機(jī)尤其是機(jī)頭部分提出了特殊的要求。

目前的擠出成型設(shè)備及方法僅能實(shí)現(xiàn)短纖維在橡膠基體中的周向和軸向取向，而且僅僅局限在膠管等橡膠管材的生產(chǎn)中，對(duì)實(shí)現(xiàn)短纖維在橡膠基體中的徑向取向，卻仍處于理論研究階段。

目前，纖維取向的方法主要是采取獨(dú)特的擠出口型使短纖維按設(shè)計(jì)方向取向排列成型，達(dá)到所需的物理機(jī)械性能。美國(guó)孟山都公司開發(fā)的Santoweb系列預(yù)處理纖維素短纖維，最先應(yīng)用于中低壓膠管的，并取得了專利，其擠出口型取名為可調(diào)心軸口型，這種口型能夠使短纖維優(yōu)先順著圓周方向取向，從而使膠管具備較高的耐內(nèi)壓強(qiáng)度，并在軸向上具有良好的柔性。對(duì)于其他取向方法，比如采用擴(kuò)張型、阻流型和擴(kuò)阻綜合型及其它類型的擠出口型，可以實(shí)現(xiàn)膠料中的短纖維沿管壁周向取向、徑向取向及三維綜合分布。Goettler等在這一方向做了大量的研究，并先后開發(fā)了耐熱管、耐油管、輻射管等系列管材。目前，短纖維取向在膠管中的應(yīng)用已經(jīng)成為國(guó)外極力開發(fā)研究的重要領(lǐng)域，現(xiàn)在已逐漸趨于大規(guī)模商業(yè)化，而中國(guó)國(guó)內(nèi)對(duì)于纖維取向這方面的研究相對(duì)滯后。

發(fā)明內(nèi)容：

本設(shè)計(jì)使高分子材料擠出過(guò)程中短纖維更規(guī)則的分布于制品中并且在其中離心取向，使得復(fù)合材料具有高硬度、耐刺穿、耐切割、耐撕裂、耐負(fù)荷疲勞等性能。該設(shè)計(jì)部件主要有機(jī)頭體、蝸輪套、型芯套、型芯、環(huán)流冷卻口、隔離套筒、蝸桿軸及電機(jī)等組成。

本發(fā)明所提供的擠出裝置機(jī)頭體、蝸輪套、型芯套、型芯、環(huán)流冷卻口、隔離套筒、蝸桿軸及電機(jī)等組成，通過(guò)外側(cè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸輪-蝸桿以及離心取向機(jī)頭，機(jī)頭體通過(guò)法蘭與擠出機(jī)機(jī)筒固定。

一種高分子材料動(dòng)態(tài)離心取向擠出方法，用于在高分子材料擠出成型過(guò)程中實(shí)現(xiàn)短纖維等填料徑向取向，其特征在于，高分子材料在擠出過(guò)程中通過(guò)機(jī)頭高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，在離心力的作用下使短纖維或納米蒙脫土產(chǎn)生徑向取向。

如前述的擠出方法，其特征在于，高分子材料經(jīng)過(guò)流道在離心力和擠出壓力的共同作用下擠出成型。

如前述的擠出方法，其特征在于，所述的取向是對(duì)高分子分子鏈及包括短纖維、納米蒙脫土在內(nèi)的填料進(jìn)行取向。

如前述的擠出方法，其特征在于，用于擠出的擠出裝置部件包括機(jī)頭體、蝸輪套、型芯套、型芯、蝸桿軸及電機(jī)，機(jī)頭體通過(guò)螺栓將法蘭與擠出機(jī)機(jī)筒固定連接，蝸輪套由安裝在機(jī)頭體的軸承支撐，蝸輪套由蝸桿驅(qū)動(dòng)，蝸桿軸在與機(jī)頭體接觸的兩端安裝有軸承，電機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸桿旋轉(zhuǎn)，型芯安裝在蝸輪套內(nèi)并在一側(cè)卡緊，型芯套通過(guò)螺釘固定在蝸輪套的一側(cè)端面，型芯套與型芯之間形成流道。