挤出过程中LDPE熔体入口流型的研究

应用流动可视化技术,考察了低密度聚乙烯熔体流径突然收缩轴对称口模时的入口收敛流型。发现在口模入口前区的两侧存在明显的环流区;环流区长度（ＬＶ）随着挤出速率和流道收缩比的增加而增大。采用前文发表的ＬＶ公式计算了实验条件下试样的ＬＶ值。结果表明,预测值与实测值之间有较好的一致性。     

主链型液晶高分子改善聚丙烯熔体高速挤出的流变行为

采用恒速型双毛细管流变仪研究了主链型热致液晶对无规共聚聚丙烯(PPR)熔体高速挤出流变性能的影响.PPR熔体螺纹状畸变是由口模入口区的应力集中效应和横向环流造成的;利用原位成纤法制备PPR/热致液晶聚合物(TLCP)试样,TLCP在拉伸场中明显取向,随拉伸速率增大,取向程度先增大后减小;取向的TLCP明显减弱熔体挤出物...     

反应降解聚丙烯的高速挤出流动稳定性

采用双毛细管流变仪研究了反应降解聚丙烯试样的挤出稳定性。结果表明:基础树脂聚丙烯PP-2401的挤出压力随剪切速率增高呈阶梯状稳定增高,而降解聚丙烯的挤出压力随剪切速率增高出现不规则波动;低相对分子质量降解聚丙烯的压力波动主要发生在口模入口区;发生波动的原因与聚丙烯分子链结构特征有关,同时与熔体在口模区的Weissenberg准数和Reynolds准数较大有关。     

圆环和锥形口模挤出吹塑的数值研究

用Polyflow软件的Carreau本构模型,数值模拟了用于管材挤出吹塑和型坯成型的圆环口模和锥形口模内熔体及其型坯的三维等温流场,考虑了挤出胀大和垂伸效应的综合影响,分析了两种口模的差异.数值计算结果表明,对于同一直径和口模间隙的环形口模和锥形口模,在相同入口流量下,环形口模内熔体的压力梯度大于锥形口模,环形口模成型型坯的厚度小于锥形口模,环形口模成型型坯的直径大于锥形口模;环形和锥形口模内熔体的压力梯度随着入口流量的增加而增加,在环形和锥形口模成型型坯的底端,型坯的厚度和外半径随着入口流量的增加而增加;锥形口模成型型坯厚度较环形口模对流量更敏感.     

气辅挤出口模中滑移段长度对挤出胀大比的影响研究

采用壁面滑移方程和Thompson变换,对黏弹性高分子熔体在不同气体辅助挤出口模内的流动进行了数值模拟研究.考察了剪切速率、松弛时间和滑移段长度对挤出物挤出胀大比的影响.研究表明:随着剪切速率和松弛时间的增大,挤出胀大比增大;同时发现当剪切速率或松弛时间增大到某一数值时,挤出物出现先收缩后胀大现象,并伴有熔体破裂现象.模拟还表明:延长气辅挤出口模中滑移段的长度可以避免挤出物发生熔体破裂,并可有效降低挤出胀大比.     

不同结构PP熔体的高速挤出畸变行为

采用恒速型双毛细管流变仪对比研究了均聚聚丙烯(PPH)T30S,嵌段共聚聚丙烯AP3N,无规共聚聚丙烯(PPR)2400和PP-R4220熔体在高速挤出流场中的流变特性。PPR在较低速率下,短口模挤出物即出现规则螺纹畸变。相对分子质量相对较小的PPH T30S在高挤出速率下也出现螺纹畸变。分析表明,螺纹畸变的发生源于口模入口区的应力集中效应和次级环流。PPR熔体黏度高,弹性大,入口流动应力集中效应显著,且黏流活化能高,分子链柔性和结构规整性差,这些是导致其容易发生螺纹畸变的因素。     

入口速度振动对单管挤出口模熔体流动的影响

研究了塑料挤出过程中入口速度振动对挤出口模内熔体流变性能的影响规律。基于计算机流体力学理论,利用FLOTRAN软件对单管口模成型段熔体流动过程进行数值模拟,分析了振动力场作用下与稳态加工成型中口模成型段熔体压力场、速度场及温度场的分布情况。研究表明,沿熔体流动方向上叠加一个正弦振动的入口速度时,挤出压力、温度是周期性变化的;振动速度的引入可以提高挤出速度、降低挤出压力、加剧黏性生热,同时也能提高口模体积流率,而且随着振动幅值的增大,效果越来越明显。     

粘弹性流体在挤出口模中入口区长度的确定

讨论了粘弹性流体在圆孔口模流动中入口区的流动状态。分析结果表明,当流体进入口模后的停留时间为其弛豫时间的７倍时,流体将达到充分发展流动状态。在此基础上,导出一估算挤出口模入口区长度的表达式。考察了两种混炼胶经毛细管挤出时的入口区长度,发现入口区的长径比约为１￣２。     

聚合物熔体在任意长径比圆锥口模的挤出胀大唯象研究

深入讨论了聚合物熔体在不同长径比、不同角度圆锥口模的挤出胀大现象及机理。对口模长径比较小的挤出胀大,由于熔体入口拉伸弹性变形来不及松弛,产生较大的挤出胀大;对长径比较大的口模,熔体在平直流道内停留时间较长,入口弹性形变逐渐松弛,这时主要是流动剪切应变引起的弹性变形,产生较弱的挤出胀大,比长径比小的挤出胀大来得小,并且聚合物熔体的挤出胀大随着长径比的增大而趋向一恒定值。结果还表明:聚合物熔体在圆锥口模的挤出胀大受到挤出口模入口角影响。当L/D较小时,挤出胀大与口模入口角有关;当L/D较大时,口模入口角对挤出胀大影响较小。     

聚合物熔体在圆锥短口模的挤出胀大方程

深入讨论了聚合物熔体在不同长径比、不同角度圆锥短口模的挤出胀大现象及机理，利用生产用挤出机进行不同角度的圆锥短口模实验。结果表明，圆锥短口模挤出过程中，熔体在收敛流道受到拉伸流变，导致强烈的入口弹性效应，表现为熔体在短口模挤出时显著的挤出胀大。理论和实验研究结果进一步表明不同圆锥口模入口角对实验材料表现出有不同的挤出胀大值。     

Effects of Extrusion Rate,Temperature, and Die Diameter on Melt Flow Properties During Capillary Flow of Low-Density-Polyethylene

The melt flow properties of a low-density polyethylene were measured at test temperatures varying from 140 to 170°C and in a wide range of extrusion rates by means of a capillary rheometer, to identify the influence of extrusion conditions (such as temperature, shear rate, and die diameter) on the melt flow behavior in the present paper. The results showed that the entry pressure drop increased nonlinearly with an increase of the piston speeds, and it decreased with an addition of the die diameter. The melt shear flow obeyed roughly the power law and the melt shear viscosity decreased approximately linearly with an increase of the true shear rates in a bi-logarithmic coordinate system. The dependence of the melt shear viscosity on temperature accorded approximately the Arrhenius expression. Under these experimental conditions, the entrance pressure drop increases as an exponential function with an addition of the channel contraction ratio.     

在挤出机口模中聚合物不稳定流动的模拟

对挤出机口模流道中高聚物的流动情况进行了分析。引用高聚物黏弹性流体本构方程,建立了高聚物在挤出机机头口模中流动的数学模型。用MathCAD软件对该模型进行了数值模拟,结果表明:机头压力、材料的松弛时间以及口模流道的几何尺寸对高聚物在机头中应力张量的变化影响较大,适当调整口模流道尺寸会有利于高聚物的稳定挤出。     

PVC/铜复合异型材挤塑模流道设计

通过分析PVC／铜复合异型材挤塑模流道内熔融PVC的流动行为,并结合PVC／铜复合异型材的成型特点,阐述了PVC／铜复合异型材挤塑模流道设计的基本原理和方法。重点讨论了口模参数的设计及其影响因素、复合点选取的依据及其优缺点,还就定型段、压缩段、分流段和发散段的设计进行了说明。结果表明,用这些原理和方法设计的PVC／铜复合异型材挤塑模流道使用效果很好。     

流线型挤出模参数化建模方法研究

在编程实现对型材截面轮廓凸凹性自动判断的基础上，采用射线法与比例间隔法相结合的方法，确定流道人口圆周上型值点的位置，以三次多项式作为流道模腔型曲线的数学模型，依据流线型要求给出的初始、边界条件得出型曲线的数学方程，构建了挤出模流道的三维参数化模型，为挤出模CAD／CAE的双向集成技术研究奠定基础。数值分析结果显示，该方法创建的流线型流道模型，其流动稳定性和平顺性都优于直线型流道。     

聚合物双腔微管直角挤出模具非对称流动平衡设计方法

针对聚合物双腔微管直角挤出模具非对称流道结构,基于聚合物流动平衡原理,建立了直角挤出模具非对称流道结构参数关系。在直角挤出模具的挤出成型方向上,采用反向流道的方法计算流道长度,并对反向流道的终点进行拟合,基于拟合偏差构建了目标函数,对模具非对称流道结构进行了优化设计。根据优化结果设计制造了双腔微管直角挤出模具,并且进行了挤出成型实验。实验结果表明挤出模具非对称流道设计是合理的,证明了聚合物双腔微管直角挤出模具非对称流动平衡设计方法的正确性和有效性。     

超高分子量聚乙烯气辅挤出影响因素的数值模拟及分析

以超高分子量聚乙烯的圆形轴对称气辅口模挤出为研究对象,在采用Polyflow软件对气辅口模挤出时的等温流动进行数值模拟之后,就入口流率、松弛时间以及零剪切黏度等物性和工艺参数对挤出胀大、速度分布、口模压降和熔体外表面上剪切速率的影响进行了数值模拟和分析。分析表明:气辅挤出是克服超高分子量聚乙烯传统挤出时面临一系列困难的有效加工方式。     

圆环型材挤出模塑料熔体流量分析与结构设计

塑料熔体在挤出模中的流动状态分析是挤出模设计的基础。尽管塑料异型材的成型模具种类繁多、形状各异，但都可视为圆环和孔隙的组合。分析了模头流道结构和熔体在圆环型材挤出模中的流量，为环类型材挤出模设计提供了依据。     

口模直径对PP/硅藻土复合材料流动性的影响

熔体体积流动速率(MVR)是表征聚合物流动特性的重要参数之一。应用熔体流动速率仪测定了3种粒径硅藻土(体积分数为10％)填充聚丙烯复合材料的MVR,考察口模直径和挤出工艺条件对复合体系流动特性的影响。复合材料的MVR随着口模直径的增加呈二次函数形式提高,随着填料粒径的增加而下降;当载荷及口模直径一定时,复合体系的MVR与温度呈线性函数关系;当载荷及温度固定时,复合体系的MVR与口模直径呈二次函数关系。     

发射药药料离模膨胀和流动均匀性模拟及在模具设计中的应用

为了分析挤出成型过程中模具结构参数对七孔硝基胍发射药离模膨胀率及流动均匀性的影响规律,采用计算流体力学方法,对挤出成型过程进行模拟计算,讨论了模具各结构参数重要性的主次关系;对七孔发射药制备模具进行了结构优化,并进行了实验验证。结果表明,模具收缩角对膨胀率和药料出口速度均匀性的影响最大,压缩段高度次之,成型段长度的影响最小。模具优化后流道出口端速度分布均匀性提高36.53%,表明该模拟计算的可靠性与实用性。     

Effect of flow history on poly(vinylidine fluoride) crystalline phase transformation

This study was devoted to the effect of extensional flow during film extrusion on the formation of the β‐crystalline phase and on the piezoelectric properties of the extruded poly(vinylidine fluoride) (PVDF) films after cold drawing. The PVDF films were extruded at different draw ratios with two different dies, a conventional slit die and a two‐channel die, of which the latter was capable of applying high extensional flow to the PVDF melt. The PVDF films prepared with the two‐channel die were drawn at different temperatures, strain rates, and strains. The optimum stretching conditions for the achievement of the maximum β‐phase content were determined as follows: temperature = 90°C, strain = 500%, and strain rate = 0.083 s^?1. The samples prepared from the dies were then drawn under optimum stretching conditions, and their β‐phase content and piezoelectric strain coefficient (d₃₃) values were compared at equal draw ratios. Measured by the Fourier transform infrared technique, a maximum of 82% β‐phase content was obtained for the samples prepared with the two‐channel die, which was 7% higher than that of the samples prepared by the slit die. The d₃₃ value of the two‐channel die was 35 pC/N, which was also 5 pC/N higher than that of the samples prepared with the slit die. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 2007