聚合物網(wǎng):請您介紹一下單螺桿擠出成型理論的發(fā)展過程,以及今后的研究重點(diǎn)。
薛平教授:根據(jù)文獻(xiàn)上的介紹單螺桿擠出成型理論的發(fā)展主要有三個(gè)階段。第一階段是上世紀(jì)50年代以前,其主要研究成果是基于摩擦輸送的固體輸送基本理論和有關(guān)螺桿計(jì)量段流場、熔融流率和能耗的計(jì)算;第二階段是上世紀(jì)50年代至70年代,在此期間通過實(shí)驗(yàn)手段研究了單螺桿擠出機(jī)的熔融過程,并對固體輸送和熔體輸送理論進(jìn)行了深入的探討;第三階段是上世紀(jì)70年代以后,研究人員提出了經(jīng)典的單螺桿擠出過程熔融模型,形成了較完整的單螺桿擠出理論,把擠出螺桿分成三段,即固體輸送段、熔融段、熔體輸送段。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,對“三段理論”進(jìn)行了大量的模擬求解,使理論發(fā)展速度更快,先后產(chǎn)生了一些新的擠出理論。 北京化工大學(xué)的塑料成型及塑料機(jī)械研究所對單螺桿擠出成型理論做了大量深入的研究,以研究所創(chuàng)始人朱復(fù)華教授為首的研究團(tuán)隊(duì)不僅對固體輸送、熔融輸送及熔體輸送理論進(jìn)行了進(jìn)一步的研究,并針對固體輸送理論的缺陷和熔融過程理論,富有創(chuàng)見性的提出了非塞流固體輸送理論和固相破碎理論。這也是研究所在單螺桿擠出機(jī)領(lǐng)域的創(chuàng)新之處。
對于今后的發(fā)展方向,無論是市場還是理論發(fā)展,都要圍繞市場需求,優(yōu)質(zhì)、高效、多功能、低耗能的方向發(fā)展。眾所周知,單螺桿擠出機(jī)的混合效果和排氣效果不良,所以今后要通過新型擠壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì),不斷提高單螺桿擠出機(jī)的擠出性能。
聚合物網(wǎng):您的最新的科研項(xiàng)目“單螺桿擠出機(jī)新型擠出理論研究”,主要“新”在何處?你覺得這項(xiàng)研究對我國單螺桿擠出機(jī)的發(fā)展會起到什么作用?
薛平教授:單螺桿擠出機(jī)新型擠出理論肯定不同于我們前面所說的“三段理論”。常規(guī)單螺桿擠出機(jī)的輸送主要靠摩擦拖曳,也就是憑借螺桿與機(jī)筒之間的摩擦差進(jìn)行輸送,必然存在漏流和反壓流,使輸送效率降低。而雙螺桿擠出是正位移輸送,簡單地說就是加進(jìn)去的物料強(qiáng)制輸出,從而使輸送效率大幅提高。我們課題的創(chuàng)新之處首先是提出一種新的固體輸送理論——雙螺棱推動(dòng)理論(或稱TGL理論),也就是在機(jī)筒和螺桿上都設(shè)計(jì)有螺旋槽,其核心思想是避免固體塞發(fā)生周向剪切,實(shí)現(xiàn)單螺桿擠出機(jī)由拖曳輸送向正位移輸送轉(zhuǎn)化。其次,由于正位移輸送,實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)量,達(dá)到節(jié)能的目的。這也正是之前我們提到的單螺桿擠出的發(fā)展方向。我們這項(xiàng)研究的理論基礎(chǔ)是基于德國的IKV系統(tǒng),但又完全不同于IKV理論體系。在此基礎(chǔ)進(jìn)行深入研究形成單螺桿擠出機(jī)新型擠出理論。
聚合物網(wǎng):近幾年,我國對塑料機(jī)械的需求量一直在增長,這對于國產(chǎn)塑機(jī)來說,發(fā)展空間很大,您認(rèn)為我國的塑機(jī)業(yè)如何抓住機(jī)會,在不斷的創(chuàng)新中發(fā)展。
薛平教授:現(xiàn)在中國已經(jīng)成為世界塑料機(jī)械最大生產(chǎn)國,尤其是注塑機(jī)的產(chǎn)量位于世界第一。但是整體印象是質(zhì)量差,成本低,價(jià)格低廉。我國當(dāng)初發(fā)展塑機(jī)產(chǎn)業(yè)就是從測繪起步的,沒有理論上的創(chuàng)新和研究,僅限于“仿造”國外機(jī)器。和國外相比,我們在設(shè)計(jì)思路和理論基礎(chǔ)上還存在差距。發(fā)展過程中,我們不僅僅是要做到根據(jù)材料、制品來設(shè)計(jì)成型設(shè)備,還要主動(dòng)開發(fā)設(shè)計(jì)新的機(jī)型來引導(dǎo)市場消費(fèi)。另外,國產(chǎn)塑機(jī)業(yè)還要走高產(chǎn),高效,多功能化,精密化的創(chuàng)新路線,設(shè)計(jì)制造出符合我國國情的節(jié)能、環(huán)保產(chǎn)品。
人物簡介:薛平,男,1963年11月生,教授,博士生導(dǎo)師,研究所副所長。1988年至今在北京化工大學(xué)工作;2001年晉升為教授。
長期從事塑料工程及聚合物成型加工方面的研究工作。先后承擔(dān)了國家“八五”攻關(guān)項(xiàng)目、北京市自然科學(xué)基金項(xiàng)目、教育部骨干教師資助項(xiàng)目、中國石化總公司科研開發(fā)項(xiàng)目、國家“十一五”支撐計(jì)劃項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目及企業(yè)橫向委托技術(shù)開發(fā)和轉(zhuǎn)讓項(xiàng)目等八十余項(xiàng), 已發(fā)表論文70余篇。已獲3項(xiàng)國家級、省部級科技進(jìn)步獎(jiǎng)。 已申報(bào)國家發(fā)明專利12項(xiàng)授權(quán),已獲授權(quán)5項(xiàng)國家發(fā)明專利。
主要科研成果:
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)系列成型技術(shù)與裝備、環(huán)保型聚合物基木塑復(fù)合材料及系列成型技術(shù)與裝備等、儲能相變材料及儲能建筑材料制品成型裝備與成型技術(shù)、單螺桿擠出機(jī)擠出理論等。

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