聚合物低温挤出与能耗管理研究进展

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.04.019

中国塑料 ›› 2025, Vol. 39 ›› Issue (4): 111-117.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2025.04.019

聚合物低温挤出与能耗管理研究进展

蒋新沛¹(), 黄天宇¹, 魏兴岳¹, 张鹏¹, 王世龙¹, 王世檩¹, 杨卫民², 鉴冉冉¹()

^1.青岛科技大学机电工程学院，山东青岛 266061
^2.北京化工大学机电工程学院，北京 100029

收稿日期:2024-06-29 出版日期:2025-04-26 发布日期:2025-04-23
通讯作者: 鉴冉冉（1991-），男，博士，副教授，从事高分子材料加工成型与智能制造技术的研究jianrr@qust.edu.cn
E-mail:2849683501@qq.com;jianrr@qust.edu.cn
作者简介:蒋新沛(2001-)，男，在读硕士研究生，主要从事高分子材料加工技术与装备的研究，2849683501@qq.com
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(52206095);山东省自然科学基金资助项目(ZR2021QE232)

Research progress in polymer extrusion at low temperatures and energy consumption management

JIANG Xinpei¹(), HUANG Tianyu¹, WEI Xingyue¹, ZHANG Peng¹, WANG Shilong¹, WANG Shilin¹, YANG Weimin², JIAN Ranran¹()

^1.School of Mechanical and Electrical Engineering，Qingdao University of Science and Technology，Qingdao 266061，China
^2.School of Mechanical and Electrical Engineering，Beijing University of Chemical Technology，Beijing 100029，China

Received:2024-06-29 Online:2025-04-26 Published:2025-04-23
Contact: JIAN Ranran E-mail:2849683501@qq.com;jianrr@qust.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

高分子聚合物（例如橡胶、塑料）因自身导热性差和黏性耗散明显，在挤出成型过程中温升十分显著。温度过高可能会增加聚合物热历程、高温氧化断链、破坏材料原始性能、增加能耗等，从而影响聚合物制品的成型品质。鉴于此，本文分析了聚合物挤出过程温升的产生原因，综述了国内外学者从机筒冷却装置、温控系统、螺杆结构优化等方向为低温挤出技术做出的贡献，以及在能耗管理方面的举措，最后展望了低温挤出技术的未来发展趋势。

关键词: 低温挤出, 螺杆结构, 冷却装置, 温度控制, 能耗管理

Abstract:

Polymer materials such as rubber and plastic exhibit poor thermal conductivity and significant viscous dissipation， leading to a significant rise in temperature during the extrusion molding process. Excessive temperatures may increase the thermal history of polymers， cause chain scission due to high⁃temperature oxidation， damage their original properties， and increase energy consumption， thereby affecting the molding quality of polymer products. Based on these issues， this article analyzed the causes of temperature rise during the polymer extrusion process， reviewed the contributions made by domestic and foreign scholars in the direction of low⁃temperature extrusion technology from the aspects of barrel cooling devices， temperature control systems， screw structure optimization， and measures taken in energy consumption management. Finally l the future development trend of low⁃temperature extrusion technology was prospected.

Key words: low-temperature extrusion, screw structure, cooling device, temperature control, energy consumption management

中图分类号:

TQ320.6

蒋新沛, 黄天宇, 魏兴岳, 张鹏, 王世龙, 王世檩, 杨卫民, 鉴冉冉. 聚合物低温挤出与能耗管理研究进展[J]. 中国塑料, 2025, 39(4): 111-117.

JIANG Xinpei, HUANG Tianyu, WEI Xingyue, ZHANG Peng, WANG Shilong, WANG Shilin, YANG Weimin, JIAN Ranran. Research progress in polymer extrusion at low temperatures and energy consumption management[J]. China Plastics, 2025, 39(4): 111-117.

图/表 7

图 1 聚合物挤出成型过程温升分析示意图

Fig.1 Schematic diagram of temperature rise analysis during polymer extrusion molding process

名称	加工温度/℃	分解温度/硫化温度
聚乙烯（PE）^［6］	190~240	300 ℃以上
聚丙烯（PP）^［7］	210~250	260 ℃开始变黄劣化
聚苯乙烯（PS）^［8］	180~250	320 ℃以上
聚氯乙烯（PVC）^［9］	160~190	180 ℃左右
PLA^［10］	170~230	280 ℃以上
PBT	240~260	280 ℃左右
POM^［11］	170~200	210 ℃左右
橡胶^［12］	80~115	120~190℃

表1 常见聚合物的加工温度与分解温度/硫化温度

Tab.1 Common polymers' processing temperatures and decomposition temperatures/curing temperatures

图2 常见的机筒形式

Fig.2 Common barrel designs

图3 热销管销钉螺杆

Fig.3 Hot runner nozzle screw

图4 销钉螺杆

Fig.4 Pin screw

图5 场协同扭转元件和径向热交换的翻转流动

Fig.5 Field synergy torsion screw and flipped flow of radial heat and mass exchange

图6 CRD屏障型和Elongator 混合元件

Fig.6 Barrier⁃type CRD hybrid component and elongator hybrid component

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聚合物低温挤出与能耗管理研究进展

Research progress in polymer extrusion at low temperatures and energy consumption management

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