拉伸流动静态混合器混合性能的实验研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2022.11.012

中国塑料 ›› 2022, Vol. 36 ›› Issue (11): 79-83.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2022.11.012

拉伸流动静态混合器混合性能的实验研究

马秀清(), 韩顺涛, 刘晓红

北京化工大学机电工程学院，北京 100029

收稿日期:2022-05-27 出版日期:2022-11-26 发布日期:2022-11-25
通讯作者: 马秀清（1966—），女，教授，从事聚合物加工原理及设备研究，maxq@buct.edu.cn
E-mail:maxq@buct.edu.cn

Experimental study on mixing performance of extensional flow static mixer

MA Xiuqing(), HAN Shuntao, LIU Xiaohong

College of Mechanical and Electrical Engineering，Beijing University of Chemical Technology，Beijing 100029，China

Received:2022-05-27 Online:2022-11-26 Published:2022-11-25
Contact: MA Xiuqing E-mail:maxq@buct.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

设计了1种能够增强聚合物混合效果的拉伸流动静态混合器（EFM），以高密度聚乙烯/聚苯乙烯（PE⁃HD/PS）作为混合体系，根据共混体系扫描电子显微镜（SEM）照片及分散相的平均粒径，研究了不同盘形结构和不同盘棱间隙（δ）（0.125~2.0 mm）下EFM的混合性能。结果表明，EFM的盘形入口结构对其混合性能影响较小，混合能力随盘棱顶端圆角半径的增大而有所提升，随δ的增大出现先降低再升高又降低的变化趋势。

关键词: 静态混合器, 拉伸流动, 相态结构

Abstract:

An extensional flow static mixer was designed for enhancing the mixing effect in the polymer process. Taking the high⁃density polyethylene/polystyrene mixture as a mixing system， combining with the SEM images of the mixing system and the average particle size of the dispersed phase， the mixing performance of the extensional flow static mixer with different plate structures and gaps （0.125~2.0 mm） was investigated. The results indicated that there was little influence on the mixing performance from the plate inlet structure of the extensional flow static mixer. A larger fillet radius at the top of the plate resulted in a better the mixing effect. As the plate gap increased， the mixing performance presented a decreasing⁃increasing⁃decreasing trend.

Key words: static mixer, extensional flow, phase morphology

中图分类号:

TQ315

马秀清, 韩顺涛, 刘晓红. 拉伸流动静态混合器混合性能的实验研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(11): 79-83.

MA Xiuqing, HAN Shuntao, LIU Xiaohong. Experimental study on mixing performance of extensional flow static mixer[J]. China Plastics, 2022, 36(11): 79-83.

图/表 11

图1 EFM结构示意图

Fig.1 Structural diagram of EFM

图2 螺杆构型示意图

Fig.2 Schematic diagram of the screw configuration

区域	温度/℃
T₁	220
T₂	230
T₃	230
T₄	230
T₅	230
T₆	220
T₇	220

表1 机筒各段温度设定值

Tab.1 Temperature setting value of each barrel section

图3 拉伸流道结构示意图

Fig.3 Structure diagram of extensional flow channel

盘型号	入口	A/mm	α/（°）	C/mm	D/mm
I^a	平滑	—	—	—	—
II	平滑	1.5	60	1.0	0.5
III	收缩	1.5	60	1.0	0.5
IV	收缩	1.5	60	0.5	0.2

表2 装有各型号盘EFM的参数

Tab.2 Parameters of the EFM with various types of plate

图4 两盘形结构间拉伸流道放大图ζ—盘槽间隙

Fig.4 Enlarged drawing of stretching flow channel between two plates

图5 采用不同盘形结构EFM制备的PE⁃HD/PS的SEM照片

Fig.5 SEM images of PE⁃HD/PS prepared using EFM with different plate structure

盘形结构

D ¯

_n/μm

D ¯

_w/μm

D ¯

_v/μm

III

8.474 690

6.762 717

6.793 048

7.486 036

9.935 032

7.815 336

7.896 759

8.894 169

12.922 17

10.185 82

10.216 56

12.120 12

盘形结构

D ¯

_n/μm

D ¯

_w/μm

D ¯

_v/μm

III

8.474 690

6.762 717

6.793 048

7.486 036

9.935 032

7.815 336

7.896 759

8.894 169

12.922 17

10.185 82

10.216 56

12.120 12

表3 采用不同盘形结构EFM制备的PE⁃HD/PS中PS的粒径

Tab.3 Particle size of PS in PE⁃HD/PS prepared using EFM with different plate structure

表3 采用不同盘形结构EFM制备的PE⁃HD/PS中PS的粒径

Tab.3 Particle size of PS in PE⁃HD/PS prepared using EFM with different plate structure

图6 采用具有不同δ的EFM制备的PE⁃HD/PS的SEM照片

Fig.6 SEM images of PE⁃HD/PS prepared using EFM with different δ

δ/mm

D ¯

_n/μm

D ¯

_w/μm

D ¯

_v/μm

0.125

0.250

0.375

0.500

0.625

0.750

1.000

1.250

1.500

1.750

2.000

6.516 247

6.645 640

7.279 608

7.486 036

7.875 022

8.655 156

6.651 582

7.469 384

7.690 182

7.710 810

7.974 195

7.920 272

7.816 122

8.821 328

8.894 169

9.423 812

10.406 740

8.232 918

8.538 433

9.009 851

9.320 641

9.301 835

11.126 56

11.284 15

11.793 07

12.120 12

13.909 37

15.790 05

11.964 68

12.371 51

12.641 19

15.652 81

12.986 11

δ/mm

D ¯

_n/μm

D ¯

_w/μm

D ¯

_v/μm

0.125

0.250

0.375

0.500

0.625

0.750

1.000

1.250

1.500

1.750

2.000

6.516 247

6.645 640

7.279 608

7.486 036

7.875 022

8.655 156

6.651 582

7.469 384

7.690 182

7.710 810

7.974 195

7.920 272

7.816 122

8.821 328

8.894 169

9.423 812

10.406 740

8.232 918

8.538 433

9.009 851

9.320 641

9.301 835

11.126 56

11.284 15

11.793 07

12.120 12

13.909 37

15.790 05

11.964 68

12.371 51

12.641 19

15.652 81

12.986 11

表4 采用具有不同δ的EFM制备的PE⁃HD/PS中PS的粒径

Tab.4 Particle size of PS in PE⁃HD/PS prepared using EFM with different δ

表4 采用具有不同δ的EFM制备的PE⁃HD/PS中PS的粒径

Tab.4 Particle size of PS in PE⁃HD/PS prepared using EFM with different δ

图7 PS的D¯n⁃δ曲线

Fig.7 D¯n⁃δ curve of PS

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Experimental study on mixing performance of extensional flow static mixer

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