转矩流变仪讲义模板PPT课件

聚合物加工领域的合作者（MC-Haake）,转矩流变仪OS,模块化系统，配有测量密炼机和挤出机，可模拟生产并对流程进行验证,台式系统的测量密炼机和挤出机，可用于质量控制,转矩流变仪QC,聚合物加工领域的合作者（MC-Haake）,微量混合流变仪,微量注射成型仪,在线流变仪,微量混合流变仪和微量注射成型仪，适用于极少量材料的加工（150克）,微量注射成型仪，适用于制备拉伸、DMA、冲击、流变等所需的试验样条,在线流变仪用于连续监测聚合物生产所需的粘度和熔融指数,聚合物加工领域的合作者（MC-Haake）,聚合物在熔融状态下进行加工：（挤出、注塑）可流动性（粘度）将影响：可加工性最终产品的质量转矩流变仪及其测量传感器是：小型化的生产设备（密炼机、挤出机、转子、后牵引设备）测试流程与生产相似,转矩流变仪系统为什么选用转矩流变仪？,RheoDrive（主机）+密炼机/挤出机（测量系统）+附件,转矩流变仪PolyLabOS,PolyLabOS-新设计,PolyLabOS-新设计,PolyLabOS应用试验,单螺杆挤出机,双螺杆挤出机,流变测量,其他CAN传感器,PolyLabOS测量系统,实验室（测量）密炼机：,电加热密炼机：Rheomix600/3000,电加热压缩空气冷却3区加热：后板/中碗/前板温度范围：室温到400可程序升温可自由更换转子：-Roller转子-Cam转子-Banbury转子-Sigma转子加料可手动或气动操作,液体（油）加热密炼机：Rheomix610/3010,液体加热一般用于较低温度的实验（例如橡胶的密炼实验）3区加热：后板/中碗/前板温度范围：室温到350可程序升温可自由更换转子：-Roller转子-Cam转子-Banbury转子-Sigma转子加料可手动或气动操作,密炼机的各种转子,密炼机转子及应用,密炼机转子及应用,密炼机测量原理,在加热密炼腔内使用反向旋转转子的样品剪切过程试验结果：扭矩熔体温度,电加热密炼机（原理图）,1后板2中碗3前板4转子轴承5轴套6转子7熔体热电偶8控温热电偶9加料杆,密炼机试验过程,密炼机清洁,材料：聚烯烃：聚乙烯PE、聚丙烯PP工程塑料：PS、PA、PC、PEEK、LCP测试点：L=负载点检测整个密炼机装料过程，此点仅作为进一步计算的时间依据，扭矩值根据装料情况而定M=最低点最低熔体粘度,PolySoft软件常规评估-曲线类型1,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,扭矩Nm,运行时间,M,L,0,稳定剂对聚酰胺的影响,PA6（使用稳定剂）,PA6（不使用稳定剂）,Rheomix600,Roller转子温度：280,质量：52g,转速：60rpm,时间（分）,时间（分）,扭矩,使用不同炭黑的SAN,TorqueNm,时间分,Rheomix600,Roller转子温度：230,质量：58g,转速：40rpm,SAN&30%炭黑2,SAN&30%炭黑1,扭矩,材料：PVC（硬质）测试点：L=负载点V=谷点（熔融过程的起始点）F=熔点（熔融过程完成）M=最低点,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,扭矩Nm,运行时间min,L,F,V,M,PolySoft软件常规评估-曲线类型2,负载点（L）：表示密炼机填料完毕并且关闭。此点仅作为计算的时间依据。扭矩值根据载料类型而定。载料速度和载料强度可人为调控。谷点（V）：表示PVC干混料开始熔融。此点对混合物配方至关重要。,熔点（F）：表示PVC熔融完成。此点对混合物配方至关重要。超过此点值后，扭矩由于摩擦/热量开始降低。最低点（M）：表示材料到达最低粘度。,PolySoft软件常规评估-曲线类型2,Rheomix600,Roller转子,温度：160,转速：40rpm,m：66g,m：60g,m：64g,样品量对PVC熔融的影响,m：60g,样品重量对PVC熔融的影响,m：66g,材料：PVC（硬质）稳定性试验测试点：L=负载点V=谷点（熔融过程起始点）F=熔点（熔融过程结束）S=稳定扭矩M=最低点O=分解发生D=分解峰值,PolySoft软件常规评估-曲线类型3,负载点（L）：表示密炼机填料完毕并且关闭。此点仅作为计算的时间依据。扭矩值根据载料类型而定。载料速度和载料强度可人为调控。谷点（V）：表示PVC干混料开始熔融。此点对混合物配方至关重要。熔点（F）：表示PVC熔融完成。此点对混合物配方至关重要。超过此点值后，扭矩由于摩擦/热量开始降低。稳定扭矩点（S）：表示扭矩达到稳定状态。稳定扭矩根据分解发生点设置,最低点（M）：表示材料到达最低粘度。降解产生（O）：材料开始发生分解的时间。此点对处理稳定性至关重要。可设置为扭矩的百分比值高于最低扭矩。分解峰值（D）：分解到达最高值时显示。扭矩值重要性不大，仅用于计算分解速率。稳定时间：“S”（稳定扭矩）和“O”（分解发生点）之间的时间。此值表示有关加工混合物的加工时间和稳定性。,PolySoft软件常规评估-曲线类型3,应用：PVC稳定性试验,Rheomix600,Roller转子温度：170,转速：60rpm,质量：65g,a,a,b,b,密炼机试验和挤出机的相关性,扭矩,时间,示例：PVC稳定性,材料：PVC粒料（稳定性试验）交联材料（PE、橡胶、热固性材料）测试点：L=负载点S=稳定扭矩M=最低点O=交联发生D=交联峰值,运行时间,扭矩,L,M,O,D,S,PolySoft软件常规评估-曲线类型4&5,分解发生点或交联点(O):表示材料发生分解或交联的时间此点对工艺极为重要。可设置为扭矩百分比值，高于最低转矩。交联峰值(D):表示物料交联达到最高值扭矩值重要性不大，仅用于计算分解/交联速率。稳定时间“S”（稳定扭矩）和“O”（交联发生点）之间的时间此值显示有关加工混合物的加工时间和稳定性。,PolySoft软件常规评估-曲线类型4&5,负载点（L）：表示密炼机填料完毕并且关闭。此点仅作为计算的时间依据。扭矩值根据载料类型而定，并受到载料速度和载料强度的影响。最低点（M）：表示物料达到最低粘度。稳定扭矩点（S）:表示扭矩达到稳定状态。稳定扭矩点根据交联发生点设置,批次1,批次2,Rheomix600,Banbury转子温度：130,转速：60rpm,质量：63g,相同门尼粘度的混合生胶,时间（min）,扭矩,PES树脂交联,Rheomix540,Delta转子温度：120,转速：50rpm,质量：63g,样品1,样品2,时间（min）,扭矩,密炼机应用,使用密炼机改善工艺条件,密炼机应用,密炼机气体流量传感器,特氟隆挡板,气体出口,筛板,应用:-发泡混合物-降解实验,气体流量传感器测试结果,实验室（测量）挤出机：,PolyLabOS测量系统,单螺杆挤出机类型,标准单螺杆挤出机,进料冷却,传感器端口（标配2个,其他可选）,螺杆背压测量传感器（可选）,加热和冷却套,带发泡端口的单螺杆挤出机,加料冷却,加热和冷却套,气体进样阀,带发泡端口的单螺杆,特殊的双金属单螺杆挤出机机筒,应用1：高填充聚合物ABS,EVA,LCP,PA,PC,PE,PI,POM,PS,PBTP,PETB,PVC,PP,Thermosets,酚醛树脂牌号：11,12,31聚酯树脂牌号：801to804橡胶添加剂无机物SiO2,CaSiO3,CaCO3金属氧化物TiO2,Fe2O3,Al2O3其他，如玻纤,碳纤，云母，阻燃剂应用2：腐蚀性含氟聚合物聚四氟乙烯PTFE，聚偏氟氯乙烯PVDF(含或不含添加剂)最大操作温度：500货期：约5-6月,用于食品挤出的特殊单螺杆挤出机机筒,特殊沟槽式挤出机机筒：可挤出不粘壁材料,挤出机螺杆,挤出机机筒,沟槽,双螺杆挤出机类型,平行同向双螺杆挤出机PTW和锥形反向双螺杆挤出机CTW,双螺杆挤出机类型,同向旋转,反向旋转双螺杆挤出机：规定的停留时间（适用于硬质PVC等）自洁功能无需受控给料高剪切增压同向旋转双螺杆挤出机：混合剪切敏感材料（如，聚烯烃）共混，母料生产排气受控剪切灵活螺杆设计需受控给料,双螺杆挤出机对比,锥形反向双螺杆应用：陶瓷生坯带的制备,CeramicgreentapeextrusionforlaminatedobjectmanufacturingYuminZhang)*,XiaodongHe,JiecaiHan,ShanyiDuCenterforCompositeMaterials,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001,ChinaMarch1999,AbstractAl2O3andSiCgreentapeswith0.2mmthicknessusedforLOM(laminatedobjectmanufacturing)werepreparedfroma75wt.%ceramicsuspensioninaLDPEbasedorganicvehiclefollowedbyextrusion.RheologicalcharacterizationofthealuminaandSiCsuspensionswerestudied.,Filler%,平行同向双螺杆挤出机PTW,塑化混料均化膨化凝胶化排放单聚物、低聚物、溶剂等浓缩聚合物溶液使用增塑剂、交联剂、阻燃剂、UV稳定剂等进行改性。,任务-1,聚合物合金化学反应填料和补强剂的添加，例如：木粉、滑石、玻璃纤维聚合加聚颜料和添加剂的分散高分子量颗粒的破碎,平行同向双螺杆挤出机PTW,任务-2,聚乙烯（LLDPE/LDPE/HDPE）纳米复合材料（粘土、MWCT）聚丙烯（PP）ABS聚苯乙烯（PS）PVC（软）聚酯聚酰胺聚甲醛纤维素脂聚脲酯（PU）聚碳酸脂（PC）,食品淀粉聚苯醚（PPO）聚砜（PSU）聚丙烯腈调色剂母料粉末涂覆材料固化塑模复合物陶瓷材料医药产品聚甲基丙烯酸脂（PMMA）,应用示例,平行同向双螺杆挤出机PTW,输送组件：,在机筒开放部分用于：-进料区域内-用于熔体交换（纵向混料）-排放（排气）在机筒封闭部分用于：-建立压力-在捏合组件前,平行同向双螺杆挤出机-螺杆组件,平行同向双螺杆挤出机输送组件,混炼部件：,混炼组件用于将剪切能量导入待挤出的材料螺纹可调整不同倾斜角度用于：-塑化-剪切-混料-分散,平行同向双螺杆挤出机-螺杆组件,连续分布组件：,平行同向双螺杆挤出机-螺杆组件,连续分布组件是特殊的混料组件，用于少量添加剂和剪切敏感材料的分散。该组件导入聚合物的剪切能量远低于混炼组件导入的能量,混料的分散性和分布性,几乎所有混料应用都需要分散和分布良好的混合物。,分布不均分散不均,分布良好分散不均,分布不均分散良好,分布良好分散良好,混料的分布性可通过反复的对流量进行调整获得。,混料的分散性可通过让混合物通过快速变形的狭小区域得以实现。,螺杆组合（标准设计方案，适用：75%）,输送螺杆,输送样品仅部分充填低剪切,混炼组件,熔融&混料完全填充高剪切,平行同向双螺杆挤出机PTW有很高的灵活性,改善聚合物合金的机械性能(PTW16/25),Lit:Macromol.Mater.Eng.2004,289,662671,“PA66hasnothermodynamicmiscibilitywithHDPEbecauseofthedifferentinternalstructure.TheacidanhydridegroupsinHDPE-g-MAH,whichwasusedasreactivecompatibilizer,areexpectedtoreactreadilywiththeamineendgroup(s)ofthepolyamideasshownbelow.”,TheHAAKEPTW16isusedtoblendPolymers.Duringtheextrusionthecompatibilizerreacts.Resultisapolymerwithbettertriobolocicalpropertiesandhigherimpactstrength.,AHAAKEPolyLabOSSystemwithRheoDrive16,aRheomexPTW16/25XLparalleltwinscrewextruderandtwoHAAKEmeteringfeederwereusedtocompoundapolyethylenewaxbasedbinderwithZirconium-Oxide(85/15%wt/wt):Twodifferentfeedmethodswereused:1)Splitfeedwithtwofeeders,bothinthemainfeedportoftheextruder2)Splitfeedwiththefirstfeeder(binder)inthemainfeedportandfeedingoftheceramicpowderintoasecondaryfeedportalongtheextruderbarrel,TypicalPIMpartaboveThisismaterialproductionforMicroPIMparts(left),Ref.:Picture:ARCSeibersdorfresearchcenterMicroPIMpart,陶瓷的注射成型（PTW16/25XL）,Twodifferentfeedmethodswereused:1)Splitfeedwithtwofeeders,bothinthemainfeedportoftheextruder2)Splitfeedwiththefirstfeeder(binder)inthemainfeedportandfeedingoftheceramicpowderintoasecondaryfeedportalongtheextruderbarrelResult:Theseparatefeedingofwaxandpowdergavethebetterhomogeneity(lessagglomerates)andwillreducewearforextruderandextruderscrew.,陶瓷的注塑成型（PTW16/25XL）,1),2),药用聚合物的混炼（加软化剂）,药用聚合物的混炼（加软化剂）,PolyLabOS加料系统,粉末的准确给料粒料的精确给料饥饿供料，可排气饥饿供料，减小扭矩母粒生产平行双螺杆挤出机的进料,应用：,计量加料器,单螺杆体积加料器,进料漏斗槽上的搅拌器提高了向进料螺杆进料的平均流速，并维持喂入材料的特定分布专为粉料或粒料/球料设计的螺杆利用13毫米或更大口径的螺杆，提供从0.5立方英尺/小时到极高速的多种进料速度快速拆卸的设计，方便清洗和保养,单螺杆质量加料器,利用天平测量进料漏斗的重量变化，避免受到颗粒尺寸、湿度等因素而每日变化的物料流动特性的影响，从而达到绝对控制。进料准确度更高采用多个进料器，可改变产出速率并维持配方准确，因此更为实用。,应用：粘性材料的进料-食品挤出架桥材料的进料-某些PVC干混料非流质材料的进料-研磨膜-肥皂粉,强制加料器（填充进料器）,原理图：,示例：带有多个加料器的PTW16/40,填充式加料器,双螺杆加料器,计量加料器,挤出应用：,PolyLabOS口模及后牵引系统,流延膜吹膜混合造粒管状挤出橡胶挤出,线缆包覆熔融纺丝滤网寿命颜料分散流变测试,流延膜应用,设备：RheoDrive主机挤出机（单螺杆或双螺杆）螺杆片状或带状口模片状或带状牵引装置压力传感器（滤网包）（OQT512）,应用：少量膜产品工艺性测试添加剂测试加工条件优化测试结果：鱼眼测试染料分布表面质量拉力测试耐候性,片状和带状口模,口模宽度：25/50/100/150mm口模间距：可调标准：0.2-1.2mm根据需要可提供固定间距口模最高温度：3601个测量口,双辊牵引单元（可带压送辊组件）,-用于Haake系列产品-110毫米直径辊，用于120快速热传递（选件：200）-选件：可拆卸双辊或三辊-可轻松靠近压送辊-操作简单-高度可调-牵引辊同卷取辊之间速比可调-卷取单元（可选）,双辊牵引单元（可带压送辊组件）,PVC片：品质良好及品质不良,流延膜应用,吹膜应用,设备：RheoDrive主机挤出机（单螺杆或双螺杆）螺杆吹膜口模冷却环吹膜卷取装置压力传感器（滤网包）（OQT512）,应用：薄膜少量生产混合工艺性测试添加剂测试加工条件测试及优化结果：鱼眼测试染料分布表面质量,吹膜口模,外环直径：25mm（35mm）内环直径：24mm（34mm）间距宽度：0-0.8mm测量口数量：2最高温度：450C,可调口模间距,带有挤出机的PolyLab系统,吹膜牵引装置,吹膜牵引设备,吹膜牵引设备,用于HDPE的吹膜组件,HDPE的结晶现象同PE（右图所示）不同，需要额外的设备。特殊的HDPE组件包含20毫米镶件，间距经过优化，并带有导板盒（左图所示）。,共混造粒应用,设备：RheoDrive主机双螺杆挤出机螺杆压力传感器（滤网包）棒状口模（水平或垂直）或多股口模水槽装置切粒机,测试结果：混合物的工艺性测试添加剂测试加工条件的测试和优化母料的少量生产,水平棒状口模,应用：（用于挤出测试的通用口模）制造用于造粒的聚合物棒。提供喷嘴范围：1mm-6mm双传感器接口：用于压力和温度测量最高温度：450,垂直棒状口模,应用：（用于挤出测试的通用口模）制造用于造粒的聚合物棒。提供喷嘴范围：1mm-6mm双传感器接口：用于压力和温度测量最高温度：450,多股口模,应用：(用于提高产量的挤出测试的通用口模)制造用于造粒的聚合物棒。聚合物棒直径：3mm（其它直径按需提供）最高温度：450,切粒机：长度可调,旋切切粒机,旋转切刀,