填充型导电聚合物复合材料存在导电性能、力学性能和加工性能的“魔三角”关系。大量导电填料的填充虽然能够降低复合材料的电阻率,但会不可避免的导致力学性能和加工性能大幅度下降,通常难以获得可以工业应用的高导电复合材料。并且传统高填充复合材料在挤出过程中由于挤出系统、加热系统等限制,在进行大产能生产时,传动系统电机能耗偏高、挤出系统会升温约10%,同时伴随挤出塑化不良、分散不佳、挤出不稳定等问题。本项目拟解决如下三个问题:
(1)高填充聚合物复合材料的短流程加工关键技术开发
通过引入基于拉伸流场的聚合物短流程加工技术,对高填充导电聚合物复合材料进行高效率、低能耗、高性能产业化生产制造,实现实现挤出产能20%以上的增加、或在同等挤出重量和产品质量前提下实现挤出能耗10%以上的降低。
(2)往复式挤出系统的效能优化技术开发
对设备工艺进行创新改进(如螺杆设计、温控系统改进等方式),实现现有往复机挤出产能10%~20%的增加、或在同等挤出重量和产品质量前提下实现挤出传动系统能耗值0.2 kWh/kg以下。
(3)高填充聚合物体系的挤出加工过程系统仿真分析
采用有限元、CFD等方法对高填充体系在挤出加工过程中的熔融行为、流变行为、填料分散情况、螺杆剪切等影响产品性能的因素进行模拟仿真分析,指导设备工艺进行相应调整,进一步提高产品质量。