在材料研发领域,我们深刻理解您面临的挑战?
原料单克成本过万,传统设备耗材量高达200ml/次
复杂配方需反复验证,试错成本呈指数级攀升
流程繁琐重复多,数据量大分析耗时,测试周期长。
为此,上海昌凯机电科技有限公司技术团队历时5年研发推出的DHE-15微型精密共混挤出系统,正在重构研发经济模型:
✓15ml微量加工平台,节省95%研发耗材成本
✓ 搭载微量物料精准喂料技术
✓ 双螺杆同向剪切系统实现高分散
✓ 模块化温控单元支持RT~400℃全温域加工
微型双螺杆共混挤出机在解决材料昂贵、用量少的研发场景中具有显著优势,尤其在实验室或小规模生产中,能够以克级原料实现高效混合、精准工艺验证和快速迭代,大幅降低研发成本。以下是其具体作用及典型应用案例:
微量原料的高效利用
微型设备仅需少量材料即可完成共混实验(如克级用量),适合验证昂贵或稀缺材料(如纳米填料、生物基聚合物、特种工程塑料)的性能。通过优化螺杆设计和剪切参数,确保物料均匀分散,减少试错成本。
精准控制工艺参数
通过调节螺杆转速、温度分布、剪切速率等,模拟工业化生产条件,确保物料在微量状态下的熔融混合效果。例如,针对热敏性材料(如PLA、PVC),可通过缩短停留时间避免降解,同时保持材料性能。
快速配方筛选与优化
支持多组分复合材料的快速共混,如聚合物基体与纤维、填料的配比优化。通过少量实验即可筛选出配方,缩短研发周期。
案例:PLA/天然纤维复合材料
以聚乳酸(PLA)为基体,添加木粉或淀粉等天然纤维,通过微型双螺杆挤出机验证不同纤维比例对材料力学性能的影响。实验仅需几十克原料即可完成,结果显示15%木粉添加时拉伸强度提升20%,同时降解速率可控。
案例:石墨烯增强聚丙烯(PP)
将石墨烯纳米片与聚丙烯共混,利用微型挤出机的强剪切力实现均匀分散。实验表明,0.5%石墨烯添加可使复合材料导电性提升3个数量级,且通过小试数据指导后续工业级生产。
案例:药物缓释微球
在医药领域,采用微型双螺杆挤出机制备载药聚合物微球。通过控制挤出温度和剪切速率,实现药物与PLGA(聚乳酸-羟基乙酸共聚物)的均匀包覆,实验用量仅为5-10克,成功验证缓释效果达72小时。
案例:PEEK/碳纤维复合材料
针对聚醚醚酮(PEEK)与短碳纤维的共混,微型设备在高温(380°C)下验证纤维取向和界面结合力。结果显示,20%碳纤维添加使材料弯曲强度提升40%,为航空航天领域的高性能材料开发提供基础数据。
案例:马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)
通过微型挤出机实现原位接枝反应,验证引发剂浓度和反应温度对接枝率的影响。实验仅消耗少量PP和马来酸酐,确定反应条件后,接枝率可达1.8%,显著提升复合材料的界面黏结性能。
经济性:原料消耗减少80%以上,尤其适合验证稀土添加剂、生物高分子等高成本材料。
灵活性:模块化设计支持螺杆组合更换,适应不同物料特性(如高粘度或热敏性材料)。
数据支撑:小试参数(如熔体压力、扭矩)可直接用于工业设备放大,降低量产风险。
微型双螺杆共混挤出机通过微量实验与精准控制,成为高价值材料研发的核心工具。其在生物降解材料、纳米复合材料、医药辅料等领域的成功应用,不仅加速了新材料开发进程,还显著降低了研发成本,是连接实验室创新与工业化生产的关键桥梁。
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