[发明专利]一种极端流变行为复合材料多层共挤连续成型方法及设备

说明书

本发明公开一种极端流变行为复合材料多层共挤连续成型方法及设备，利用拉伸混沌单元往复循环产生的流场，分别对具有极端流变行为的物料进行分散混合；然后将分别经过分散混合的多种物料进行多层共挤连续成型。其设备包括共挤装置和多个混合装置，各混合装置的物料出口端分别与共挤装置连接；每个混合装置包括第一料筒、第二料筒、第一柱塞、第二柱塞、双向动力机构和拉伸混沌单元，第一料筒的底部和第二料筒的底部之间通过拉伸混沌单元连通，第一柱塞活动设于第一料筒上，第二柱塞活动设于第二料筒上，第一柱塞和第二柱塞分别与双向动力机构连接，第一柱塞和第二柱塞交替进行升降运动。本发明有效克服了具有极端流变行为复合材料加工难的问题。

技术领域

本发明涉及高分子材料成型技术领域，特别涉及一种基于拉伸混沌流场的极端流变行为复合材料多层共挤连续成型方法及设备。

背景技术

具有极端流变行为的材料有超高分子量聚乙烯、高固含量的复合材料、超低浓度的溶液等。其中，超高分子量聚乙烯由于熔体粘度高、摩擦系数小、临界剪切速率低和成型温度范围窄易氧化降解等特点，采用传统螺杆挤出机很难挤出加工，因此，目前生产超高分子量聚乙烯制品常采用柱塞式挤出成型方法。而高固含量的复合材料因为极差的流动性，采用熔融法挤出是十分困难的，一般需要采用溶液浇铸/涂布、烧结法进行生产。而超低浓度的溶液，采用机器注射挤出容易存在泄露问题，常采用溶液浇铸/涂布法进行生产。

在该前提下，若需要成型的多层复合产品为黏度相差较大的复合膜，如固态聚合物电解质/正极复合膜，固态聚合物电解质是常规黏度的复合材料，可通过传统挤出方式挤出，但其正极是高固含量的复合材料，传统挤出成型方式难以挤出成型，而常用的柱塞式挤出成型方法不具备材料混合功能，因此也难以适用；若采用溶液浇铸/涂布成型方法则不能一步成型复合膜，其生产成本非常高。

由上述可见，在现有的生产方法中，突出的技术问题主要是：柱塞式挤出成型方式能输送但不能分散混合，溶液浇注/涂布成型方式能分散混合但难以输送，并且这两种成型方式都是间歇/半连续成型方式。而现有的多层复合产品(例如多层复合膜、多层复合管材等)广泛应用于国计民生各个领域，随着多层复合产品应用领域的拓广和功能化需求的增加，多层复合产品各层材料的选择变得更加广泛和多样化，但通过黏度差异大的复合材料一次制备成型多层复合产品目前仍难以实现，存在巨大的挑战空间。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种极端流变行为复合材料多层共挤连续成型方法，该方法利用拉伸混沌流场分散混合具有极端流变行为的复合材料，然后进行多层共挤连续成型，克服了具有极端流变行为复合材料加工难的问题。

本发明的另一目的在于提供一种用于实现上述方法的极端流变行为复合材料多层共挤连续成型设备。

本发明的技术方案为：一种极端流变行为复合材料多层共挤连续成型方法，利用拉伸混沌单元往复循环产生的流场，分别对具有极端流变行为的物料进行分散混合；然后将分别经过分散混合的多种物料进行多层共挤连续成型。

所述具有极端流变行为的物料为超粘物料、中等粘度物料或超稀物料。

所述超粘物料为超高分子量的聚合物，超稀物料为溶液。

所述拉伸混沌单元中，通过双向液压机构或曲轴曲柄机构交替挤压位于拉伸混沌单元两端的物料，推动物料在拉伸混沌单元中进行往复运动，利用拉伸混沌单元中产生的流场进行分散混合。

所述拉伸混沌单元往复循环产生的流场中，利用分流销将物料分成多股料流进行分散，然后再混合，同时利用拉伸混沌单元内流道截面宽度的变化对物料产生拉伸作用，促进物料的分散混合。

本发明一种极端流变行为复合材料多层共挤连续成型设备，包括共挤装置和多个混合装置，各混合装置的物料出口端分别与共挤装置连接；