聚合物熔体二维非等温脉动流场模型

基于螺杆轴向振动,建立单螺杆挤出机计量段熔体流动模型,推导聚合物熔体二维非等温幂率本构方程,计算螺杆径向熔体温度分布和沿螺槽方向熔体速度,结果表明:在螺杆计量段,熔体沿螺杆径向分布存在一定温度差且为非线性,熔体温差的存在会对熔体流场产生影响。     

动态注射成型流道系统的压力脉动分析

研究了聚合物电磁动态注射成型过程中熔体在轴向振动力场作用下在圆柱形流道中的流动情况。从理论上分析了动态熔体流动过程,为研究聚合物熔体的动态充模过程提供流道系统压力降。得出在施加了轴向振动的情况下,熔体的压力梯度有明显的降低,并且随着振动强度的增强,降低的幅度加大。     

注气口前后段螺杆中聚合物熔体的数值研究

运用Polyflow软件对微孔塑料挤出成型过程中注气口前后段螺杆进行三位瞬态模拟,研究了不同聚合物黏度、不同螺杆转速下注气口处的熔体压力场及熔体质量流量。结果表明,沿轴向640~670 mm处最符合作为超临界气体注入口的工艺条件;注气口处熔体压力在径向范围变化幅度不大,只需在注气口处所注入的超临界气体压力略大于熔体压力即可;随着螺杆转速的增大,注气口处聚合物熔体质量流量也随之增加,且两者之间呈现规律性变化,故可得到在不同螺杆转速下聚合物熔体质量流量大小。     

动态成型注塑螺杆熔体输送能力的研究

根据动态注射成型时螺杆的工作特点，采用自行修正的Tanner本构方程研究了聚合物熔体在螺槽中的等温流动。同时，近似地给出了振动力场下注塑螺杆熔体输送能力的表达式，理论分析了振动参数对沿程压力降及动态成型熔体输送能力的影响。结果表明，振动力场使塑化过程中聚合物的粘度降低，流动阻力减小。沿螺槽方向的平均压力降减小，在保持成型条件不变的情况下，施加振动可以提高熔体输送能力。     

中心浇口圆盘模腔正弦脉动充模分析

聚合物动态注射成型通过螺杆的轴向振动实现熔体脉动充模。利用Tanner本构模型建立了中心浇口圆盘模腔正弦脉动充模过程的数学模型,分析了振动参数对注射压力及熔体输送功率的影响。当充模过程的平均注射速率不变时,在一定频率与振幅范围内,模腔入口处的压力随振动源振幅(频率)的增大而增大,但其平均值降低;充模过程中输送熔体所需要的功率降低。     

螺杆轴向振动对熔体注射过程能耗的影响

研究了螺杆轴向振动对熔体注射过程中各个阶段能耗的影响,建立了振动力场作用下熔体流经圆锥形浇口流道和圆盘充模的物理模型和数学模型,并求得上述两个过程中功耗的解析式;通过实验验证了振动力场的引入使得注射过程能耗减小,在振动强度系数达到0．45以后,注射过程功耗减小的趋势更明显。     

HDPE/LDPE共混体系在低频振动场中注塑制品结构与性能的研究

近年来,在聚合物成型过程中,熔体振动技术引起了高聚物研究者的广泛重视.采用自行研制的低频振动注射装置,在聚合物常规注射成型过程中叠加振动场,控制聚合物的凝聚态结构,从而提高制品力学性能.实验的研究对象为HDPE/LDPE共混体系.研究表明:振动注塑有利于试样增强增韧,与常规注塑试样相比,振动注塑试样拉伸强度最大增幅为53.7%,冲击强度最大增幅为55.4%.采用SEM、WAXD、DSC等方法对试样微观形态结构进行表征,发现试样中大分子链高度取向,并有串晶生成.此外,振动注塑还有利于HDPE和LDPE发生共结晶.     

基于神经网络的液压脉振注射过程能耗分析

研究液压脉振注射成型过程中螺杆轴向振动对熔体注射充模各阶段能耗的影响,建立了振动力场作用下熔体流经圆管形流道的数学模型,推导出相应的能耗表达式.将BP神经网络引入注射过程的能耗研究中,并就振幅对能耗的影响进行仿真分析,验证了振动力场的引入使得注射过程能耗减小,及振幅存在一个使能耗最小的最佳值.     

纤维悬浮聚合物熔体中纤维影响的数值模拟

采用一种多尺度模型研究了纤维悬浮聚合物熔体的流动过程,通过宏观流体的流动状态、纤维所在尺度上的纤维取向表征和聚合物溶液大分子哑铃模型尺度上的哑铃概率分布三尺度信息,实现了纤维悬浮聚合物熔体流动控制方程和本构关系的三尺度共同表征。使用SIMPLER-FDMS算法对多尺度控制方程组进行了求解,并通过4∶1等温平板收缩流的数值模拟验证了该多尺度模型的有效性。通过对纤维浓度、纤维间相互作用以及纤维长径比的分析,研究了纤维参数对聚合物基熔体悬浮体系及纤维取向的影响。     

振动力场作用下的单螺杆挤出机固体输送理论

在单螺杆挤出机中,通过螺杆的轴向振动将振动力场引入聚合物固体输送过程,提出振动力场强化固体输送过程的新概念.以螺槽中运动的物料为对象建立了振动力场强化固体输送过程的数学模型,并获得了物料沿螺槽方向输送的压力（密度）、速度的近似解析解.传统固体输送过程就是当螺杆轴向振动的振幅为零时的特例,此时的压力降与Darnell and Mol 理论一致,但不同的是物料速度及密度沿螺槽方向是变化的,从而修正了Darnell and Mol 固体输送理论.螺杆的轴向振动提高了固体输送平均压力,缩短了固体输送的长度,增加了固体输送角.透明料筒全程可视化实验挤出机证明了螺杆轴向振动确实缩短了物料固体压实输送所需的螺槽长度.     

Improving rheological property of polymer melt via low frequency melt vibration

A pulse pressure was superimposed on the melt flow in extrusion, called vibration extrusion. A die (L/D = 17.5) was attached to this device to study the rheological properties of an amorphous polymer (ABS) and semicrystalline polymer (PP, HDPE), prepared in the vibration field, and the conventional extrusion were studied for comparison. Results show that the melt vibration technique is an effective processing tool for improving the polymer melt flow behavior for both crystalline and amorphous polymers. The enhanced melt rheological property is also explained in terms of shear thinning criteria. Increasing with vibration frequency, extruded at constant vibration pressure amplitude, the viscosity decreases sharply, and so does when increasing vibration pressure amplitude at a constant vibrational frequency. The effect of vibrational field on melt rheological behavior depends greatly on the melt temperature, and the great decrease in viscosity is obtained at low temperature. © 2006 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 102: 5292–5296, 2006     

振动力场下聚合物熔体流变行为的响应与分析 Ⅱ．毛细管挤出胀大比和第一法向应力差

在自行设计的恒速型毛细管动态流变装置上，对聚合物熔体进行动态挤出实验。实时采集毛细管的挤出胀大值，借助已建立的振动力场下聚合物熔体弹性行为的表征公式，计算振动力场下聚合物熔体在毛细管壁处的第一法向应力差。通过对比分析有无振动场下以及不同振动强度下聚合物熔体的流变性能，找到聚合物熔体弹性行为对振动力场的响应规律。     

HDPE在振动场中挤出成型时的流变行为

利用自行研制的新型液压振动挤出装置研究了高密度聚乙烯（HDPE）在振动场中挤出成型时的流变行为。研究表明,HDPE熔体在振动场中的表观粘度与振动频率、振幅、口模温度和挤出机螺杆转速均有关,随着振动频率的增加,表观粘度先降至最低值,然后回升到一定程度后基本保持不变,但始终低于未施加振动时的表观粘度;振幅越大,振动场对表观粘度的影响就越大;口模温度超过熔点时,振动场对表观粘度的影响有所增大;螺杆转速越大,振动场对表观粘度的影响就越小。     

聚合物动态挤出流变行为研究

本文论述聚合物材料毛细管动态流变行为的测量原理,介绍了自行研制成功的用于合物熔体挤出的毛细管动态流变仪。在该仪器上对ＬＤＰＥ进行了实验研究,发现熔体的粘度与振动源的频率、振幅呈非线性关系。在振动必场作用下ＬＤＰＥ熔体的粘度减小,随振动频率的变化有一最小值。这对矣合物动态塑化挤出工艺过程控制具有十分重要意义。     

振动力场下聚合物熔体流变行为的响应与分析 Ⅰ.毛细管压力降和熔体表观粘度

在自行设计的恒速型毛细管动态流变装置上 ,对聚合物熔体进行动态挤出实验。借助已建立的振动力场下聚合物熔体流变行为的表征公式 ,分别计算振动力场下聚合物熔体在毛细管壁处的剪切应力、剪切速率和表观粘度。与稳态挤出时相比 ,引入振动力场后 ,发现毛细管压力降、表观粘度均显著降低 ,且随着振动频率和振幅的改变呈非线性变化趋势 ,作者对此进行了深入分析。     

Elastic Behavior Analysis of Polymer Melt Extruding through Capillary with An Additional Sinusoidal Vibration

Summary A novel rheological measuring apparatus was designed by the authors, which introduced an additional sinusoidal vibration in parallel on the extruding direction of polymer melt and was called as Constant Velocity Dynamic Capillary Rheometer in this article. After introducing different melt extrusion speeds and different intensities of vibration, the rheological measuring experiments for a LDPE melt were done respectively by using above-mentioned apparatus, and a mathematical model for the primary normal stress difference of polymer melt under the action of vibration was set up accordingly. Then, the change laws of die swell ratio and those of the primary normal stress difference under different frequencies and amplitudes of vibration were obtained. Compared with the stable state extrusion, after introducing an additional sinusoidal vibration, the die swell ratio and the primary normal stress difference of polymer melt are all decreased obviously.     

动态挤出对聚合物不稳定流动行为的影响

与稳态挤出相比,在振动力场作用下毛细管动态挤出聚合物熔体时,发生不稳定流动的临界流率得到提高。研究结果表明,振动条件下挤出聚合物能有效地改善挤出时的不稳定流动现象,从而提高挤出时产量和质量,为聚合物的成型加工带来巨大的益处。     

振动力场对m-PE-LLD薄膜拉伸强度的影响

使用电磁动态吹膜机组加工m-PE-LLD薄膜,将振动力场引入到塑化挤出的全过程,考察了振动力场对m-PE-LLD薄膜拉伸强度的影响。研究发现,振动力场的加入使m-PE-LLD吹塑薄膜的横向强度增大、纵向强度减小,纵、横向拉伸强度趋于均匀。振动力场对PE-LD和PE-HD的拉伸强度的影响具有相似的规律,初步的分析机理认为:振动力场引入后,聚合物熔体同时受到轴向和周向的作用力,分子链会沿两个作用力的方向进行排列,形成网格化排列的结构,从而使薄膜纵、横向强度趋于均一。     

助剂挤出法制备高强度聚四氟乙烯单丝

将聚四氟乙烯(PTFE)与润滑助剂航空煤油混合后均匀挤出,挤出样条脱除助剂,在低于PTFE熔点的温度下高倍拉伸,后经高温紧张热定型,制备高取向PTFE单纤维;通过拉曼光谱、X射线衍射、差示扫描量热分析等方法研究挤出PTFE拉伸过程中材料微细结构的变化,并对PTFE纤维的性能进行表征.结果表明:PTFE在挤出过程中并不会...     

A Model for Primary Normal Stress Difference of Dynamic Extrusion of a Polymer Melt through a Capillary

The dynamic extrusion process of a polymer melt through a capillary under a superimposed vibration has been was researched deeply, and a mathematical model for the primary normal stress difference of a polymer melt under the vibration force field was set up. Accordingly, the calculation steps of above primary normal stress difference were established based on a rheological measuring equipment which was disigned by the authors. The primary normal stress difference of polymer melt under a vibration force field can be calculated by measuring the instantaneous data of capillary die swell, capillary entry pressure, capillary volume flux, and their phase difference under vibration with different frequencies and amplitudes.