刘金朋，杨海波，李凡珠，张立群

（北京化工大学 北京市新型高分子材料制备与加工重点实验室，北京 100029）

混合是橡胶混炼过程中不可或缺的环节，混合形式主要分为分布混合和分散混合。分散混合即加入到密炼机中的大块物料不断破碎、逐渐细化的过程；分布混合为混合物中各组分发生位置重排而达到各组分均匀分布状态的过程。密炼机转子分为啮合型和剪切型，对于剪切型转子密炼机，分散混炼主要发生在转子棱顶端与混炼室壁之间的高剪切区，而分布混炼主要靠轴向循环流动和左右密炼室物料交换。剪切型转子的优势是可以提供优异的分散混炼性能，但在温度和混炼胶组分均匀性方面存在不足。要改进剪切型转子结构设计，须在保持强分散混炼能力和高生产率基础上，提高分布混炼能力。

大连橡胶塑料机械股份有限公司设计的新型4∶1转子[1]将长短棱轴向长度比增加为4∶1，且短棱的螺旋角由40°减小到30°。这一设计改善了传统转子密炼机中物料在中间堆积的现象，扩大了轴向通道[2]，使胶料轴向运动距离增大，在轴向上实现充分物料交换。

本工作采用有限元软件POLYFLOW对传统和新型4∶1转子密炼机流场进行了数值模拟，通过模拟不同时刻的拟稳态速度场，并对时间进行积分，得到大量粒子的运动轨迹，利用统计学分析模块POLYSTAT对大量粒子的运动轨迹进行统计分析，分别采用拉伸长度、瞬时混合效率、时间平均混合效率和分离尺度等参数对两种转子密炼机的混合性能进行定量分析与对比。……