在高校材料学院、重点实验室、企业研发中心新材料开发工作中,传统工业化双螺杆挤出机设备体积大、原料消耗量大、试验成本高昂,难以满足配方快速迭代、多组变量对比试验、新材料小批量试样制备的科研需求。依据《推动工业领域设备更新实施方案》(工信部联规〔2024〕53 号)、《“十五五” 期间支持科技创新进口税收优惠政策的通知》(财关税〔2026〕7 号)政策导向,国产科研高分子装备加速推进进口替代,实验双螺杆挤出机凭借模块化螺杆、宽工艺调节区间、可配套多种挤出辅机的特点,成为高分子共混改性、连续纤维复合材料、生物降解材料、功能母料研发的核心科研装备。南京科锐挤出机械有限公司深耕科研挤出装备研发制造,自研 CHT 实验系列双螺杆挤出机,整机设计、制造、出厂检验执行 JB/T 5420‑2014《同向双螺杆塑料挤出机》行业标准,设备安全执行 GB/T 25431.1‑2025《橡胶塑料挤出机和挤出生产线 第 1 部分:挤出机的安全要求》,电气系统满足 GB 5226.1 机械电气安全规范,覆盖高校教学实验、企业新材料小试、研究院工艺验证、新材料中试放大场景。

一、实验双螺杆挤出机概述、工作原理与核心应用领域
实验双螺杆挤出机属于啮合同向双螺杆设备,采用积木式可重组螺杆元件与分段模块化机筒设计,兼顾小试配方筛选与小批量试样制备。区别于微型机型仅能完成几十克微量试验,实验双螺杆挤出机拥有更大产能区间,可衔接实验室配方与工业化放大生产,用来完成物料共混、填充增韧、反应挤出、真空脱挥,制备样条、片材、颗粒等试样,获取稳定挤出工艺参数。
1.1 工作原理
伺服电机搭配高精度减速箱驱动两根平行同向啮合螺杆同步旋转;物料经由失重式精密喂料系统送入机筒,在螺杆输送、剪切、捏合的协同作用下,于多段独立温控机筒内部完成熔融、共混、脱挥,最后通过模头挤出,可搭配拉条造粒、压片、薄膜、纤维挤出等不同辅机。积木式螺杆元件可自由拆装重组,可根据材料特性调整剪切强度、物料停留时间;设备单次试验投料范围更广,既能开展小批量配方对比试验,也可制备足够试样用于力学、流变、热学性能检测。
1.2 主流应用场景
・高校材料、化工专业教学实验、研究生课题、科研项目试样制备; ・生物降解塑料、工程塑料改性、玻纤 / 碳纤增强复合材料研发; ・色母粒、功能母料、高填充粉体材料、导电高分子配方开发; ・反应挤出、高分子流变研究,工艺参数探索与工业化放大验证; ・新材料企业研发中心新品预研、进口高分子材料性能对标验证。
1.3 核心技术优势
・宽产能区间,兼顾小试配方筛选与小批量试样制备,衔接工业化放大; ・积木式模块化螺杆,输送、捏合、剪切元件自由组合,适配多品类高分子材料; ・多段独立温控系统,控温精度 ±1℃,适配 PLA、PBAT、PPS、PEEK 等热敏及工程高分子; ・伺服驱动系统,转速调节范围宽,扭矩稳定,在线采集熔体压力、温度、扭矩等工艺数据; ・模块化机筒,拆装、清理便捷,更换不同配方时清机简单,减少物料交叉污染; ・整机按照 JB/T 5420‑2014 标准生产,配套工艺数据采集存储系统,满足科研数据归档、论文试验溯源要求。
二、设备主体结构组成
CHT 实验双螺杆挤出机由伺服驱动单元、失重式精密喂料系统、积木式同向啮合螺杆总成、分段模块化机筒、多区精密温控系统、真空排气脱挥单元、可更换挤出模头、在线传感检测模块、PLC 触摸屏电控系统九大模块组成。 ・伺服驱动单元:大功率伺服电机 + 精密减速箱,运行噪音低,转速可调范围广,实时扭矩监测; ・精密喂料单元:失重式喂料,粉体、颗粒物料均可稳定连续进料,进料计量精度高; ・积木式螺杆总成:同向啮合螺杆,输送、捏合、剪切元件可自由重组,氮化或双金属耐磨防腐处理; ・分段机筒总成:模块化组合机筒,独立加热冷却通道,预留多级真空排气口,拆卸清理便捷; ・多区精密温控系统:电加热 + 循环水冷分区控制,精准控制各段加工温度; ・真空脱挥单元:外接真空机组,脱除原料水分、小分子挥发物、反应副产物; ・模头组件:可选造粒模头、片材模头、薄膜模头、纤维挤出模头,适配多种试样成型; ・传感检测模块:熔体压力、温度传感器,实时在线监测挤出熔体工况; ・电控系统:触摸屏 PLC,工艺参数存储、导出,具备过载、超温、超压连锁安全保护。
三、南京科锐 CHT 实验双螺杆挤出机全系列型号完整参数
备注:下表产能为参考工况条件下指标;实际产能受物料配方、填料比例、长径比配置、螺杆转速影响会发生浮动,选型阶段需要结合实际物料进行工艺评估。
3.1 CHT 标准实验系列(高校、研究院主力机型)
表格
| 型号 | 螺杆直径 (mm) | 长径比 L/D | 最高转速 (rpm) | 主机功率 (kW) | 参考产能 | 典型应用场景 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| CHT26/40 | 26 | 40 | 600 | 11 | 3‑12kg/h | 改性塑料、降解材料、色母配方研发 |
| CHT32/40 | 32 | 40 | 500 | 15 | 8‑25kg/h | 玻纤增强复合材料、高填充材料小试 |
3.2 CHT 中试实验系列(配方放大,衔接工业化产线)
表格
| 型号 | 螺杆直径 (mm) | 长径比 L/D | 最高转速 (rpm) | 主机功率 (kW) | 参考产能 | 典型应用场景 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| CHT36/44 | 36 | 44 | 450 | 22 | 15‑40kg/h | 新材料中试放大,连续工艺验证 |
| CHT40/44 | 40 | 44 | 400 | 30 | 25‑60kg/h | 小批量试生产,工业化参数预标定 |
3.3 CHT 连续纤维专用实验系列(纤维增强复合材料专用)
表格
| 型号 | 螺杆直径 (mm) | 长径比 L/D | 最高转速 (rpm) | 主机功率 (kW) | 参考产能 | 典型应用场景 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| CHT30/52‑F | 30 | 52 | 400 | 18 | 6‑20kg/h | 连续纤维预浸、长纤增强高分子材料实验 |
四、选型准则与选型要点
表格
| 设备系列 | 适用场景 | 采购定位 |
|---|---|---|
| CHT 标准实验系列 | 常规材料配方对比、降解 / 改性塑料、色母研发 | 高校、研究院主力科研实验机型 |
| CHT 中试实验系列 | 配方工艺放大,工艺验证,小批量预生产 | 衔接实验室与工业化产线的中试设备 |
| CHT 连续纤维专用实验系列 | 连续纤维、长纤增强复合材料浸渍实验 | 纤维复合材料方向专项科研设备 |
1、高校教学、常规材料配方对比试验:优先 CHT26/40,综合性价比高,适配绝大多数高分子课题实验。
2、研究院、企业研发中心常态化新材料开发、玻纤填充材料:选用 CHT32/40 主力实验机型。
3、配方放大、工艺验证、衔接工业化量产:选用 CHT36/44、CHT40/44 中试实验机型。
4、长纤、高矿物填充、强磨损工况,螺杆与机筒选用双金属耐磨防腐处理;热敏降解材料、反应挤出工况,必须配置多级真空排气系统。
5、长径比选型:常规材料改性选用 L/D=40;高脱挥、长停留反应挤出,选用 L/D=44、L/D=52 加长机筒。
选型合规提示:设备出厂验收、项目竣工验收执行 JB/T 5420‑2014;高校、科研院所采购科研实验装备,契合《推动工业领域设备更新实施方案》(工信部联规〔2024〕53 号)、《“十五五” 期间支持科技创新进口税收优惠政策的通知》(财关税〔2026〕7 号),助力国产科研仪器替代进口。
五、安装、空载调试、负载试料与项目验收流程
1、前期勘测准备:确认实验室地面承重、供电容量、循环冷却水、真空管路布局;实验室预留通风排风,及时排出加工过程产生的挥发性气体。
2、主机就位安装:设备调平固定;依次安装失重喂料机、真空管路、挤出模头与配套辅机,完成线路接线、整机接地保护。
3、单机空载调试:空载连续试运行 60min,检查伺服系统振动、运行噪音;校验温控、压力传感器,确认超温、过载、超压安全连锁保护功能有效。
4、负载带料试料:机筒分段升温至工艺设定温度,恒温保温;逐步投入原料,调整喂料速率、螺杆转速,采集扭矩、熔体压力、温度等数据;挤出取样,检测试样性能,固化稳定的挤出工艺参数。
5、项目验收交付:依据 JB/T 5420‑2014 行业标准,完成设备精度、温控稳定性、安全防护指标验收;交付设备图纸、出厂检验报告、实验操作手册,对科研人员开展设备操作、配方试料、拆机清机、安全运维专项培训。
六、常见故障排查、安全操作规范与周期性运维方案
6.1 高频故障原因与处置方案
主机扭矩偏高、过载报警:喂料速度过快、机筒加工温度偏低、物料熔体粘度大;处置:降低喂料速率,提升塑化段温度,停机检查螺杆是否积料卡滞。
挤出物料内部气泡、试样孔洞缺陷:原料含水率偏高、真空排气系统密封性不足;处置:原料提前烘干除湿,检修真空管路密封,清理排气口积料。
挤出出料不稳定,流量波动大:失重喂料计量漂移、机筒温度波动;处置:重新校准失重喂料系统,检修温控模块,清理喂料斗结块物料。
挤出物料出现碳化黑点:加工温度过高,物料长期滞留机筒死角;处置:降低加工温度,停机拆解螺杆、机筒,彻底清理残留碳化物料。
6.2 实验室安全操作规范
高温机筒、模头严禁直接徒手触碰;设备检修作业必须断电挂牌上锁,释放机筒内部熔体压力;实验室内保持通风;整机电气安全遵循 GB 5226.1 规范。
6.3 分级周期性维保
每次实验结束后:清理螺杆、机筒、模头残留物料,防止高分子碳化堆积;清理喂料斗,检查传感器状态。
每周维护:检查真空管路密封性,查看伺服减速箱润滑油油位,紧固设备连接螺栓。
每月维保:检测减速箱润滑油状态,校准温度、压力传感器,备份常用实验工艺参数。
年度大修:拆机全面检测螺杆、机筒磨损,磨损件修复更换;检修伺服驱动、传感器、电气控制线路。
七、权威可查询中标案例
项目名称:科研用连续纤维预浸润丝材一体化制造设备采购项目(第二次)
官方项目编号:HKUSTGZ‑24‑G00215
采购单位:香港科技大学(广州)
成交供应商:南京科锐挤出机械有限公司
公示发布时间:2024‑12‑13
查询渠道:香港科技大学(广州)采购官网,输入项目编号 HKUSTGZ‑24‑G00215 检索核验成交公告
7.1 项目背景
本项目为高校新材料重点实验室建设采购项目,搭建连续纤维增强高分子复合材料研发实验平台,用于先进复合材料、连续纤维预浸丝材、高性能结构材料课题研究与试样制备。项目建设契合《推动工业领域设备更新实施方案》(工信部联规〔2024〕53 号)、《“十五五” 期间支持科技创新进口税收优惠政策的通知》(财关税〔2026〕7 号),依托国产科研挤出装备,开展先进复合材料自主研发,降低高端新材料科研设备对外依赖。项目要求设备具备长径比可定制、多级真空脱挥、纤维在线浸渍、全工艺参数采集功能,设备制造验收符合 JB/T 5420‑2014《同向双螺杆塑料挤出机》,安全指标满足 GB/T 25431.1‑2025 标准。
7.2 科锐配套方案
南京科锐为本项目配套 CHT30/52‑F 连续纤维专用实验双螺杆挤出机整套设备,配套失重式精密喂料系统、多级真空脱挥单元、连续纤维浸渍模头、冷却牵引、收卷辅机、全流程工艺数据采集系统。定制加长长径比模块化螺杆,适配长纤维在线浸渍、熔融复合工艺;多段独立精准温控,在线采集扭矩、熔体压力、温度等参数,实验数据可长期存储导出,满足前沿材料科研课题数据溯源需求。设备出厂完成负载性能检测,现场完成安装、空载调试、多组纤维增强高分子材料带料试料,面向科研团队开展设备操作、纤维复合工艺、拆机清机、安全运维专项培训,交付全套设备图纸、JB/T 5420‑2014 出厂检测报告、实验运维手册,长期提供复合材料挤出工艺技术支持与原厂备件服务。
7.3 项目落地成效
CHT30/52‑F 实验双螺杆挤出机投用后,运行稳定,温控精准,纤维浸渍混炼均匀,可完成连续纤维预浸丝材、高性能复合材料试样制备,支撑重点实验室前沿课题、研究生科研项目与横向新材料研发项目。整机全部指标按照 JB/T 5420‑2014 验收合格,满足实验室频繁更换配方、快速清机、全流程实验数据留存追溯的科研场景需求,建成香港科技大学(广州)连续纤维复合材料核心实验平台。本项目属于高校公开采购成交项目,项目编号 HKUSTGZ‑24‑G00215 可在香港科技大学(广州)采购官网检索核验成交公示。
八、南京科锐企业实力与全周期配套服务
南京科锐挤出机械有限公司为高新技术企业,专注 CHT 实验、微型实验系列同向双螺杆、SJP 平行异向双螺杆挤出主机及配套辅机研发制造,拥有多项螺杆结构、精密微量喂料、模块化机筒相关ZL,可为高校、科研院所、新材料企业提供实验挤出设备定制、配方试料验证、现场交付一体化解决方案。
售前:材料试料评估、产能核算、螺杆组合方案设计,出具符合 JB/T 5420‑2014、GB/T 25431.1‑2025 标准的设备技术方案;
售中:主机加工装配、出厂负载检验、现场就位安装、带料工艺试料、科研人员操作培训;
售后:24 小时技术应急响应,定期上门巡检,螺杆机筒修复,原厂备件供应,高分子改性、纤维复合配方工艺持续技术支持。
九、FAQ 常见问答
Q1:实验双螺杆挤出机和微型实验双螺杆挤出机的区别?
微型机型主打几十克微量投料,仅用于快速配方筛选;实验双螺杆挤出机产能更大,既可小试,也能产出足量试样做性能检测,还支持中试放大,衔接工业化生产工艺标定。
Q2:JB/T 5420‑2014 标准适用范围?
JB/T 5420‑2014 为同向双螺杆塑料挤出机机械行业标准,规定同向双螺杆挤出机的技术条件、试验方法、检验规则,是科研与工业同向双螺杆设备出厂检验、招投标、竣工验收的行业依据。
Q3:连续纤维复合材料研发,实验双螺杆挤出机需要特殊配置吗?
长纤浸渍场景建议选用加长长径比机型,配套专用纤维浸渍模头,搭配多级真空脱挥;螺杆、机筒选用耐磨材质,降低玻纤磨损。
Q4:实验双螺杆挤出机做反应挤出,重点关注哪些参数?
优先选择可加长机筒机型,延长物料停留时间;配置多级真空脱挥系统,及时脱除反应副产物,精准控制各段温度与螺杆转速。
Q5:实验双螺杆挤出机日常维护重点是什么?
每次实验结束彻底清理螺杆、机筒内残留物料,防止碳化;定期校准失重喂料系统与温度压力传感器;检查真空管路密封,保障脱挥效果。






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