长方体状注射模腔内纤维取向分布模拟计算

通过数值求解长方体塑料注射模腔中纤维运动的Fokker-Planck方程,得到纤维在塑料熔体中三维取向张量.计算结果表明:模腔界面附近纤维主要沿流动方向取向,模腔对称的中心面附近主要发生厚度方向的取向,而且3个方向取向中,流动方向的纤维取向度最高.此外,考虑了影响纤维取向的工艺因素,如熔体入口温度和模腔壁温、充模时间.其中,充模时间的影响较显著.     

短纤维增强熔体三维充模模拟及制品性能预测

基于气-液-固三相模型,给出了适用于三维流场的纤维质心虚拟速度、纤维平动与取向、动量交换源项的求解公式,建立了描述短纤维增强聚合物熔体充模过程的三维模型。采用同位网格有限体积法和Level Set界面追踪技术,实现了充模过程的三维动态模拟。并且,根据模拟计算出的平均取向角,提出了三维取向短纤维增强复合材料力学性能参数计算的一种简化模型。数值结果表明:三维模拟技术可有效反映注塑成型充模的流动过程和喷泉效应;纤维取向分析可量化显示纤维在型腔中的表层-芯层结构取向;弹性模量计算结果与实验结果吻合较好。     

基于压力梯度的注塑模浇口位置优化算法

给出了判断熔体充模流动是否平衡的判据,并根据熔体充模流动的物理本质,构造了基于压力梯度的搜索方法来优化浇口位置,以实现熔体平衡充填模具型腔的目的。算例表明基于压力梯度的搜索方案简单有效。     

气辅注射成型矩形腔中熔体流动的数值模拟

应用Hele-Shaw物理模型和改进的Ｃross流变模型对辅助射成型过程中充填区域内熔体的流动进行数值模拟,采用控制体积法对充模过程中的熔体前沿、熔体－气体边界进行跟踪,运用有限元／有限差分混合数值方法求解气体注射阶段的速度场、压力场、温度场,以图表的形式列举了不同时刻压力场的分布和充模过程中的流线图。在计算过程中,采用压力场和温度场耦合的方法。     

短纤维—热塑性聚氨酯弹性体注射充模过程的研究进展

介绍了短纤维－热塑性聚氨酯弹性体（ＳＦ－ＴＰＵ）注射充模过程国内外的研究进展,ＳＦ－ＴＰＵ注射充模过程与通常高聚物有许多相似之处,更有其不同特点。国内外的研究者们对其注射充填过程中的传热、流动、纤维取向与加工条件、模腔几何参数之间的关系进行了研究,但纤维与流体的相互作用、前锋流对纤维取向的影响等,还须进一步研究。     

发泡对注塑长纤维树脂中纤维影响的模拟分析

以塑料拉伸样条为模拟对象,采用Moldflow分析了微孔发泡对长纤维增强聚丙烯注射过程中纤维长度和取向的影响,分析结果表明:发泡剂产生的气体对熔体有塑化作用,能够降低熔体的黏度,使纤维与树脂基体之间的剪切作用减少,同时,纤维的断裂也随之减少;和实心注射成型相比,微孔发泡注射成型时,纤维取向程度有所降低,其中由于模具表面的温度相对于熔体温度较低,熔体流过模腔壁面后立即冷却固化,发泡过程对表层纤维取向影响很小,表层纤维取向基本保持不变;但是芯层纤维在泡孔的胀大过程产生的拉伸作用下会发生旋转,这相当于使纤维重新排列,纤维取向变得更加具有随机性,趋于各向同性。     

微层共挤出过程层叠单元流道三维流场分析

采用Cross-WLF本构方程,建立了层叠单元流道短纤维填充聚合物注塑成型充填阶段三维黏弹数值模型,运用有限元法,对聚合物熔体在层叠单元流道中注塑流动过程进行数值模拟。研究了层叠单元流道中聚合物熔体的流动过程、剪切场分布以及微层剪切流场对短纤维填料的取向作用。结果表明:分流道结构的微小差异会引起聚合物熔体流动波前的不一致,但最终趋于平稳流动状态;聚合物熔体进入扭转、展宽、变薄的区域时,由于流道结构和尺寸突变,剪切速率急剧增大,影响了流动的稳定性;层叠单元流道的结构设计有利于聚合物熔体中短纤维的取向。     

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。     

水辅助熔体充模流动的熔体流痕

构建了用于研究水辅助熔体充模的仿真模具,采用红色和绿色着色剂作为示踪剂,通过水辅助着色的聚丙烯(PP)熔体在柱状模腔里充模,获得了能够反映熔体流动痕迹的样品。通过观察流痕,对水作用下熔体的充模流动进行了研究。实验结果表明:在一次穿透中,与注水喷嘴接触的高黏度熔体造成水从喷嘴射入熔体的不稳定,水的穿透导致模壁附近熔体可能产生回流现象,回流沿水的穿透方向呈减弱趋势。在二次穿透中,水前缘熔体黏度和黏度分布对水的穿透影响较大,熔体体积的收缩是近似线性的减小过程,熔体的剪切流动弱于一次穿透。实验中还发现,水前缘的熔体也会产生"喷泉流"。     

自然平衡流道结构对多型腔模具非平衡充填的影响

在验证国内外已有的关于几何对称型腔非平衡充填研究结论的基础上,设计了可更换流道的实验模具,研究了流道尺寸及浇口形式的变化对非平衡充填的影响,并考察了整个充模过程中塑料熔体在型腔中的流动情况.结果表明,改变流道尺寸及浇口形式有利于改善非平衡充填程度,并指出整个充模过程的非平衡充填是一个动态演化过程.     

短纤维复合材料注射成型纤维取向数值模拟研究进展

综述了国内外短纤维复合材料注射成型过程中纤维取向数值模拟的研究成果,包括纤维取向的描述、复合体系流变模型、工艺参数对纤维取向的影响和纤维取向数值模拟状况.展望了该领域的发展趋势.     

可控制纤维取向的长玻纤增强塑料管材挤出机头

介绍笔者发明的两个关于长玻纤在线挤出增强管材机头的专利,描述了这两个机头的结构特点和工作原理,其特征为,机头可安装在现有通用的挤出机上,使用普通的聚合物粒料,在粒料塑化熔融后在线混入一定长度的玻纤,能使熔体分子和玻纤沿所挤出圆形管材的管壁螺旋取向。     

抗静电热粘合复合纤维研究

本文主要介绍抗静电热粘合复合纤维纺丝及抗静电剂的加入对纤维结构性能影响.通过熔融指数、声速、密度及力学性能的测定,表明抗静电列加入到聚丙烯、聚乙烯中,其熔融指数上升、可纺性提高、最大拉伸比提高,与普通热粘合复合纤维比较,其取向度低、结晶度低、模量低、延伸度大、吸水性好、抗静电效果好.     

纺程加张力对PET纤维结构形成的影响

在熔融纺丝过程中,纺程张力是控制纤维结构形成的重要结果参数之一。大多数工艺参数都间接地或直接地反应在张力上,而张力又直接影响纤维的结构形成过程。本文采用在纺程上施加一定张力(0.10～0.15GPa)的方法,获得了强力较高的纤维。借助经典的测试分析方法,研究纺程加张力对纤维结构形成及性能的影响。结果表明:纺程加张力对纤维的结晶形成影响较小;而对纤维的取向结构,尤其是无定形取向结构有很大的促进作用。在施加的张力范围内,纤维的无定形取向因子f_(am)可达到0.53～0.72,比常规速纺PET纤维的无定形取向f_(am)高得多。这说明了PET在一定条件下取向与结晶可以分别进行;高取向的纤维更容易结晶.     

熔喷工艺参数和喷嘴设计参数对纤维直径的影响

引　言熔喷法是 2 0世纪 5 0年代发展起来的一种制备超细纤维非织造布的方法 ,其纤维直径仅 1～10 μm.熔喷非织造布是高效精细过滤材料 ,过滤效率可达 99 9%以上 ,广泛用于医疗和环保等领域 .熔喷是依靠高速高温气流喷吹聚合物熔体使其迅速拉伸而形成超细纤维的 .数学模型对于     

The study of short-shot water-assisted injection molding of short glass fiber reinforced polypropylene

water penetration length and fiber orientation (along the melt flow direction) are important indicators for water-assisted injection molding products of the fiber-reinforced polymer. The effects of melt short shot size, water injection delay time and water injection pressure on these two important indexes are analyzed theoretically and experimentally. The study found that with the increase of the melt short shot size, the extension of the water injection delay time and the increase of the water injection pressure, the water penetration length changed from 216 to 96 mm, 170 to 210 mm, and 215 to 180 mm, respectively. Therefore, it can be known that melt short shot size has the greatest influence on water penetration length, followed by water injection delay time, and finally water injection pressure. Meantime, due to the fiber orientation and change degree of water-assisted injection-molded products along the melt flow direction, the fiber orientation in the water channel layer along the melt flow direction has the highest and lowest change degree, followed by the wall layer and finally the core layer. It can be known that the melt short shot size has the greatest influence on the fiber orientation and the degree of change along the melt flow direction, followed by the water injection delay time, and finally the water injection pressure.     

GF处理工艺及熔体流动场对PET/GF复合材料微观结构的影响

采用不同玻纤(GF)处理工艺,改变制备聚对苯二甲酸乙二酯(PET)/GF复合材料试样过程中熔体流动场剪切速率,通过红外光谱(IR)仪、差示扫描量热(DSC)仪分析和扫描电镜(SEM)观察,研究GF处理工艺和熔体流动场对PET/GF复合材料微观结构的影响。结果表明,硅烷偶联剂与聚合物成膜剂并用处理GF,不仅能增强GF与树脂基体之间的化学键合,提高树脂的结晶度,形成不易发生界面脱粘的稳定界面层,并且使GF沿树脂流动方向取向变得容易,其中A1100硅烷偶联剂与低分子量PET成膜剂并用处理的GF增强PET复合材料的界面粘着状态最佳。     

玻纤增强阻燃PET的研制

研制了一种玻纤增强阻燃聚对苯二甲酸乙二酯(PET),着重考察了滑石粉、苯甲酸钠、Na2CO3、硬脂酸镁、ZnO及自制的几种结晶成核剂对材料力学性能和熔体流动速率的影响。结果表明,在没有加入结晶成核剂的情况下,单独加入玻纤对PET的增强增韧效果并不明显;适当的结晶成核剂能明显提高玻纤增强PET的力学性能,并改善其熔体流动性,促进PET制品定型,缩短生产周期;添加12份十溴二苯醚/Sb2O3复合阻燃剂,可使玻纤增强PET的阻燃性能达到UL94 V-0级。     

阻燃聚酰胺的研究

本文对含阻燃剂的聚酰胺6进行了熔体流变性能、极限氧指数、热失重和力学性能的研究。加入阻燃剂后,熔体粘度稍有增加,非牛顿指数均为0.81,熔体粘流活化能变大(58.5kJ/mol)。极限氧指数值随阻燃剂加入而线性增加可达到26％以上,阻燃剂具有协同效应。阻燃聚酰胺6纤维的力学性能有所降低。     

降温母粒对远红外PP纤维可纺性及结构的影响

着重探讨了降温母粒对远红外 PP共混体系熔融指数、熔点、流变性等的影响 ,研究了降温母粒对高速纺远红外细旦丙纶纺程上结晶、取向等结构形成的影响。结果表明 :在远红外 PP共混体系中添加 3 %的降温母粒 ,可改善流动性能 ,降低纺丝温度 ,大大改善体系的可纺性 ,可满足高速纺丝的要求 ,所得 POY的超分子结构有利于进一步的后加工处理