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    混沌混煉的高性能高分子包裝材料

    輝隆公司與華南理工大學共同合作的“基于混沌混煉的高性能高分子包裝材料成型關鍵裝備及技術研發”項目通過了廣東省科技廳科技成果鑒定,并獲得國家“2007年度科學技術進步二等獎”[證書號:2007-257],該項目“多邊螺槽對流式螺桿的混沌混煉型低能耗擠出機”名義比功率為0.17 kW/(kg/h),僅為國標0.32 kW/(kg/h)的一半,節能顯著,屬國際首創,整體技術及產品達到國際先進水平!1)采用流變學建模的方法,并結合控制高分子材料形態演變的微觀流變學模型,對高分子材料擠出加工中的流場以及共混物和納米復合材料的形態演變進行了建模、仿真和分析,尤其是對擠出機內熔融、混煉和熔體流動等的理論研究揭示了如何提高熔融和混煉性能以及降低能耗的機理。

    (2)基于上述理論研究,研制的混沌混煉型低能耗擠出機在原理上與目前國內外普遍采用的擠出機明顯不同:后者發生的是經典的Maddock熔融過程和剪切混煉,其熔融和混煉效果較差;前者產生了分散熔融和混沌混煉,物料所產生的剪切熱小于其熔融所需的熱能,可防止材料在熔融和混煉過程中產生過熱而浪費能量,節能效果明顯。經廣東省技術監督機械產品質量監督檢驗站現場檢驗表明,該擠出機的名義比功率(即單耗)為0.17 kW/(kg/h),比國家機械行業標準JB/T 8061-96的規定值[0.32 kW/(kg/h)]低0.15 kW/(kg/h)。與代表目前國際上擠出復合最高水平的兩家國外公司(美國Davis Standard公司和日本住友重機械摩登公司)的擠出機進行比較表明,本成果研制的擠出機擠出產量最高,而配備的電機功率最低。該擠出機還具有擠出熔體溫度低(低10~20℃)、物料適應性強等優點。

    (3)在上述宏觀流場模擬和微觀形態演變理論研究的基礎上,結合研制的混沌混煉型低能耗擠出機,對高分子共混物(尤其是黏度比遠大于1)和納米復合材料(尤其是以聚烯烴這類非極性材料為基體)的形態演變、分散狀態和宏觀性能進行了系統研究,證實混沌混煉型擠出機可改善加工性能、降低加工能耗,尤其是其提供的拉伸和折疊效應有利于高度分散、薄片狀、插層或剝離等形態的形成,在一定程度上解決了納米粒子在高分子材料加工中易團聚的難題,大幅度提高了包裝制品的阻隔性能和力學性能。

    (4)采用混沌混煉型低能耗擠出機以擠出的方法生產EVA預涂膜,與常規的采用有毒溶劑溶解EVA涂覆在基材上的方法相比,消除了有毒的有機溶劑的排放及其對環境的污染和人體的損害;此外,大幅度提高了擠出膜與復合基材的粘合性能,實現了"無膠粘促進劑的綠色復合工藝"。

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