【微型錐形雙螺桿共混擠出儀、微型注塑機(jī)】

　　微型加工實(shí)驗(yàn)裝置創(chuàng)作歷程

　　東華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院源于1954年新中國第一個(gè)“化學(xué)纖維”專業(yè)。是全國最早的高分子材料類專業(yè)之一。1986年被確認(rèn)為重點(diǎn)學(xué)科。1992年建立了纖維材料改性國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。2000年“材料科學(xué)與工程”列為一級(jí)學(xué)科博士點(diǎn)，并建立了博士后流動(dòng)站。高分子材料的加工成形一直是本學(xué)科的特色。近三年來，平均每年在校研究生和博士生700多名，本科生近1000名，科研經(jīng)費(fèi)8000多萬，科研項(xiàng)目近100個(gè)。材料科學(xué)與工程教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心(儀器設(shè)備平臺(tái))是隸屬于學(xué)院和國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，為教學(xué)和科研服務(wù)的開放實(shí)驗(yàn)室。中心目前擁有實(shí)驗(yàn)室面積10000多平方米，儀器設(shè)備價(jià)值近1億。每年為本科生開設(shè)實(shí)驗(yàn)課程11門，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目100多個(gè)，實(shí)驗(yàn)人時(shí)數(shù)近4萬。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心分別于2002年和2008年獲得上海市高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室先進(jìn)集體榮譽(yù)稱號(hào)。2012年被教育部評(píng)為國家級(jí)教學(xué)實(shí)驗(yàn)示范中心。中心有著自主研發(fā)儀器設(shè)備的優(yōu)良的傳統(tǒng)，從學(xué)科創(chuàng)始人到現(xiàn)在的中青年教師，自制了很多學(xué)科上有價(jià)值的儀器設(shè)備，解決了學(xué)術(shù)或技術(shù)難題，同時(shí)把這些儀器設(shè)備引入本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)。由于科研和教學(xué)需要，一直致力于微型儀器設(shè)備在材料加工領(lǐng)域的研究探索。

　　目前高校在高分子材料加工實(shí)驗(yàn)中，雙螺桿擠出實(shí)驗(yàn)、注塑成型實(shí)驗(yàn)、壓模成型實(shí)驗(yàn)、吹塑吹膜實(shí)驗(yàn)、纖維紡絲成形實(shí)驗(yàn)等，都需要加工設(shè)備，而這些設(shè)備很多年來都延用著與企業(yè)型號(hào)類似的生產(chǎn)設(shè)備，這些設(shè)備不僅占用空間大，消耗原料多，而且操作復(fù)雜，有一定的安全性問題。對(duì)科研和學(xué)生培養(yǎng)有很多制約和阻礙。

　　隨著高分子共混物和納米復(fù)合材料的迅速發(fā)展，迫切需要一種針對(duì)新材料研究的微型混煉和注塑設(shè)備。因?yàn)檠芯孔畛蹼A段在實(shí)驗(yàn)室里合成的材料產(chǎn)量很低、有些添加劑價(jià)格昂貴或有毒性，新型材料的配方研究制備最好以“g”為單位來計(jì)量。

　　現(xiàn)有的大多數(shù)高校使用小型共混機(jī)的相對(duì)容量較高(50ml以上);大多數(shù)注塑機(jī)，每次注塑要求的原料都在50g以上，且混煉效果都不甚理想，不能形成拉伸流動(dòng)的結(jié)構(gòu)來產(chǎn)生分散流或形成充分的重新取向。同時(shí)這些設(shè)備一般采用油泵作為壓力裝置，維護(hù)繁瑣，生產(chǎn)工藝要求較高，不利于實(shí)驗(yàn)室及科研機(jī)構(gòu)使用。

　　東華大學(xué)材料學(xué)院實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心立足經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、方便、快速、操作簡(jiǎn)單等理念，利用本學(xué)科成熟的材料加工技術(shù)和設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)，設(shè)計(jì)開發(fā)一套自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)、一次投料≦10克的微型錐形雙螺桿共混擠出儀及注塑機(jī)。

　　微型加工實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)理念與特色

　　微型加工實(shí)驗(yàn)裝置有以下幾個(gè)創(chuàng)新特點(diǎn)：

　　1. 微量共混：一次性投料3~10g，附有出料口閥門，可調(diào)節(jié)共混時(shí)間，間歇式出料，可以到達(dá)不同型號(hào)不同長徑比的雙螺桿共混效果，密閉的循環(huán)腔體設(shè)計(jì)，可以做混合反應(yīng)時(shí)間研究。該裝置體積小，易于維護(hù)，能提供詳盡的加工工藝參數(shù)，能滿足各種材料的共混研究。

　　2. 錐形螺桿：錐形螺桿設(shè)計(jì)，與普通平行螺桿相比，能獲得較高的剪切力，獨(dú)特的雙線螺紋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得其相對(duì)面斜度是單線螺紋螺桿的兩倍，可以防止聚合物爬桿現(xiàn)象，具有較高塑化、混合、擠出能力，螺紋的深淺和螺距不同，能提供不同的剪切力。難點(diǎn)在于這種螺桿加工難度非常大，對(duì)配合的腔體精度要求高。

　　3. 微型注塑：具有的可卸式進(jìn)料腔使得原料加入簡(jiǎn)便，只需3~10g樹脂就可以進(jìn)行各種測(cè)試樣條注塑;且其在頂桿上還附有定位裝置，可以設(shè)定每次的注射量;可以配備各種成形模具，在模具槽中附有升溫裝置，可對(duì)模具進(jìn)行加熱，便于各種不同樹脂的注塑，儀器和模具的匹配精度要求高。

　　該微型共混儀對(duì)新材料的開發(fā)和研究具有重要意義，可以節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本;料筒內(nèi)還有充氮保護(hù)系統(tǒng)及氣流冷卻系統(tǒng)，便于開展及各類材料加工實(shí)驗(yàn)。兩臺(tái)設(shè)備可以配合使用，也可獨(dú)立使用。

　　微型加工實(shí)驗(yàn)裝置功能與用途

　　微型加工實(shí)驗(yàn)裝置主要用于有機(jī)-有機(jī)，有機(jī)-無機(jī)功能復(fù)合材料的共混成形研究;適用于實(shí)驗(yàn)室合成微量新材料的成形研究，也適用于新材料的配方研究，特別是高粘度的高性能材料和低溫生物材料的研究。

　　東華大學(xué)材料學(xué)院教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心制造了多臺(tái)微型共混儀及注塑機(jī)用于本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)。此類設(shè)備還用于本科生課外創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和研究生科研實(shí)驗(yàn)。這套微型裝置，學(xué)生可以獨(dú)立操作，對(duì)自己的實(shí)驗(yàn)有更好的研究與觀察，對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?chuàng)新能力有很大促進(jìn)作用。此項(xiàng)成果已經(jīng)申報(bào)發(fā)明專利2項(xiàng)(公示)，實(shí)用新型1項(xiàng)(已授權(quán))。不僅解決了本學(xué)科、本學(xué)院的科研和教學(xué)需求，同時(shí)提供給兄弟院校及研究所使用，解決其他單位的教學(xué)和科研需求。

　　作品名稱：微型錐形雙螺桿共混擠出儀、微型注塑機(jī)

　　完成單位：東華大學(xué)材料學(xué)院