聚合物共挤出过程的挤出胀大有限元分析

采用有限元方法模拟了非牛顿流体在共挤出过程中的挤出胀大现象,分析了模具流道收敛角、模具内壁的表面质量以及平直段长度对共挤出聚合物挤出胀大的影响。结果表明:当流道收敛角α在0°~30°区间变化时,角度的大小对两种熔体的挤出胀大率均有一定的影响;当30°≤α≤90°时,角度的变化对熔体挤出胀大率几乎没有影响。模具内壁的表面质量对挤出胀大率影响较大,改善模具壁面质量可以有效地减小挤出胀大率。适当增加流道出口平直段长度可以显著减小挤出胀大率。     

复合共挤成型中挤出胀大的三维粘弹数值模拟

采用Phan-Thien and Tanner(PTT)本构方程,建立了矩形截面共挤口模内外两种聚合物熔体流动的三维粘弹数值模型,有限元模拟了聚丙烯/聚苯乙烯(PP/PS)共挤过程中的挤出胀大现象,并用实验验证了模拟结果。研究表明:当入口体积流量相同时,两熔体挤出口模后会朝向黏度较高的PS熔体一侧偏转,型材截面呈非对称畸变。两熔体在垂直挤出方向上的速度分布导致了挤出胀大过程中熔体的偏转流动,而口模出口处的剪切速率分布基本决定了共挤型材截面的形状。实验结果与模拟结果基本相符,模拟所得挤出胀大率比实际值大8.6%。等温假设是影响共挤出胀大数值模拟准确度的主要因素。     

线缆包覆气辅挤出成型的黏弹性数值模拟

运用Polyflow对气辅电线包覆挤出过程进行数值模拟.首先分别从传统挤出和气辅挤出的角度探究电线包覆过程中芯线的拖动速度、熔体入口流率对挤出胀大的影响,然后对比分析不同入口流率气辅挤出与传统挤出在电线包覆中压力场、速度场及剪切应力场的变化.结果表明,电线包覆挤出胀大与芯线拖动速度成反比,与熔体入口流率成正比,气辅挤出...     

气辅挤出胀大比与滑移段长度的关系

采用参数渐变法和Thompson变换,对粘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。考察了体积流量、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,熔体在滑移段的停留时间与材料松弛时间之比与挤出胀大比之间存在指数衰减关系,其实质是熔体在滑移段处于形变衰减过程。理论分析与数值模拟具有高度的一致性,表明该方程可用于指导气辅口模设计。     

聚合物熔体复合挤出胀大过程的数值模拟及可恢复弹性形变分析

建立了两种聚合物熔体流经矩形流道共挤出的三维数值计算模型,采用有限元方法数值模拟了共挤出成型过程及胀大过程,得到了速度场、压力场、应力场,并利用数值计算方法得到了共挤出流动过程的可恢复弹性形变场,分析了挤出胀大率以及可恢复弹性形变的变化过程。结果表明,在共挤出流动的胀大段,共挤出界面的形状和位置发生了改变;经矩形流道共挤出得到的挤出胀大末端截面形状为不对称的鼓形;在共挤出界面附近可恢复弹性形变值存在极值,运用数值方法计算可恢复弹性形变可以对流动过程中可能存在的缺陷进行预测。     

气体辅助工艺对曲线型异型材共挤成型的影响

基于流变学基本方程和PTT本构方程,建立了三维粘弹曲线型塑料异型材包覆共挤成型数值模型,运用有限元方法对数值模型进行了模拟计算,分析研究了气体辅助工艺对曲线型异型材共挤成型过程中挤出胀大、扭曲变形及口模内流场分布的影响。研究结果表明,传统共挤成型时,共挤制品的挤出胀大及变形、口模内熔体速度场、压力场、剪切速率及应力场等的分布均随着壳层熔体黏度的变化而变化,而气辅共挤成型时,共挤制品的挤出胀大和变形现象以及口模内熔体流场的分布均与芯壳层熔体的物性无关,能实现制品截面形状和尺寸与口模截面形状和尺寸保持一致的精密共挤。     

改性聚乙烯醇的流变行为及其吹塑加工研究

研究了改性PVA体系的流变性能及挤出胀大行为。结果表明,改性PVA熔体为假塑性流体,适合挤出吹塑成型。在相同加工条件下,Ac含量增加,改性PVA体系表观黏度和剪切敏感性下降,温度敏感性升高,且改性体系的挤出胀大比减少。通过优化改性PVA组分和挤吹工艺条件,初步实现了PVA吹塑成型。     

聚合物气辅共挤成型中挤出胀大的数值模拟

以一矩形截面共挤型材为例,采用Giesekus本构方程和Navier滑移模型建立数值模型,使用EVSS、SU等有限元方法对气辅共挤和传统共挤时两种聚合物熔体在口模内外的等温粘弹流动做了三维数值模拟,得到了气辅共挤和传统共挤时的挤出胀大率、速度场、应力场及剪切速率分布。对模拟结果进行了分析和对比,结果表明,气辅共挤能消除挤出胀大和模外熔体偏转流动现象;气辅共挤时两相熔体的速度场均匀一致,熔体流动稳定,呈柱塞状挤出;熔体表面的切向和法向应力为零,因而可有效提高挤出速率,并防止制品表面"鲨鱼皮"现象的出现。     

轮胎胎面胶料共挤出成型的有限元仿真研究

以胎面胶料复合挤出过程为研究对象,采用Phan-Thien and Tanner(PTT)本构模型和Navier滑移模型对胎面胶/下胎面胶(TWS/FB)的共挤出过程做了三维数值模拟,分析了流道长度对胶料共挤出质量的影响。结果表明:当两熔体的入口体积流率一致时,黏度差异是导致两种熔体的熔体界面向高黏度熔体偏转的主要原因之一。适当增加流道的长度,可以减小胶料出口处的速度场、剪切速率场的集中程度并使之趋于均匀,能够有效降低挤出胀大和模外熔体偏转流动现象。     

振动力场对聚合物挤出胀大的影响

为了改善聚合物材料的挤出胀大现象,将振动力场引入聚合物的挤出过程.采用动态毛细管流变仪对不同振动参数下的挤出胀大进行研究,建立了相应的物理模型和数学模型,并借鉴前人的工作成果,运用数学推导得到了挤出胀大与振动参数间关系的解析式.研究表明:随着振动频率和振幅的增加,挤出胀大呈非线性减少,并最后趋于稳定.     

聚合物在等温圆管口模中流动的数值模拟

以挤出圆管为研究对象,采用PTT粘弹本构模型和通用的有限元POLYFLOW软件,对塑料熔体在不同挤出口模内的二维粘弹性等温流动进行了数值模拟。通过数值模拟得出了CPU时间、压力和离模膨胀比等结果。研究表明,过渡段的设计会对挤出压力产生明显的影响,但对离模膨胀比没有影响,用三次插值多项式表征的流线型口模具有较小的挤出压力。     

聚合物挤出胀大的一个定量模型及应用

基于毛细管内缠结-卷曲分子统计力学的高分子口模胀大理论(适合长毛细管),考虑入口效应和出口胀大演变过程建立了适合长、短毛细管的聚合物挤出胀大统一模型;能分析胀大比受粘弹参数、材料结构、流场特征、入口效应、操作条件和出口介质条件等的影响。模型很好分析了几种塑料、溶液、填充复合材料及橡胶的挤出胀大比数据;首次定量表达了胀大演化的过程,说明模型有一定的合理性。     

线性双峰聚乙烯/高压聚乙烯/线性低密度聚乙烯共混物的流变行为与力学性能

研究了线性双峰聚乙烯(LBPE)、高压聚乙烯(LDPE)与线性低密度聚乙烯(LLDPE)共混物熔体的流变行为和力学性能。讨论了共混物的组成、剪切应力和剪切速率对熔体粘度和膨胀比的影响。结果说明,共混物熔体为假塑性流体,LBPE含量为70％时熔体粘度最大,含量高于60％时挤出胀大变小,含量高于40％时力学强度增大。     

磷酸酯类偶联剂对CaCO3／HDPE体系偶联效果的研究

研究了自制磷酸酯“W-893”偶联剂对轻质CaCO_3/HDPE的偶联效果。就力学性能(抗张强度、弯曲强度、冲击强度),流变学特性(流动曲线、表现粘度、剪切敏感性、温度敏感性、挤出胀大、压力振荡、熔体破坏)和比重测定的结果发现:“W-893”/CaCO_3/HDPE体系的冲击强度可以为HDPE(5000S)的2～3倍(325目),甚至3～4倍(1250目);弯曲强度提高33.3％,抗张强度下降2.5％,比铝酸酯、钛酸酯的偶联效果好。     

特种塑料PEEK纺丝机理和纺丝技术的研究进展

在文献查阅基础上，对特种塑料ＰＥＥＫ纺丝机理和纺丝技术进行分析研究，指出了ＰＥＥＫ熔纺工艺过程的影响因素和挤出设备存在的主要问题，并提出相应的解决办法，为进一步进行结构设计和加工成型提供依据。     

通过挤出-热拉伸制备CB/PET/PE导电复合材料

在前期热塑性塑料原位成纤研究基础上，尝试通过挤出-热拉伸制备原位微纤化炭黑(CB)／聚对幕二甲酸乙二醇酯(PET)／高密度聚乙烯(HDPE)导电复合材料。先将CB／PET熔融混合制成母料，再将母料和HDPE按一定的比例挤出一热拉伸。实验发现，体系成纤性能受母料的熔融粘度影响。在相对低的CB含量下，复合物能形成较好的原位微纤，从而具有较好的电性能．     

PVC/稻壳粉复合材料的挤出流变特性

通过甲基丙烯酸甲酯(MMA)在微波作用下改性稻壳粉研究了聚氯乙烯(PVC)/稻壳粉复合材料的流变特性。结果表明,PVC/稻壳粉复合材料为非牛顿性流体,增加稻壳粉的质量份及适当提高熔体温度能减小挤出胀大率。随着剪切速率的增加,挤出物畸变的平均波长和深度均有增加。当剪切速率为230s-1时,挤出物表面光滑;剪切速率为324s-1时,挤出物表面有轻微的鲨鱼皮出现,有轻微的波纹状的畸变,呈蜂窝状;当剪切速率达到523s-1时,有明显的规律性鲨鱼皮畸变,波状物平均波长和平均深度分别达到90μm与20μm。提高温度、增加润滑剂及适当降低挤出速率可降低挤出物畸变的平均波长和深度。     

Study on the morphology,rheology and surface of dynamically vulcanized chlorinated butyl rubber/polyethylacrylate extrudates: effect of extrusion temperature and times

A high-damping thermoplastic vulcanizate (TPV) composed of chlorinated butyl rubber (CIIR) and polyethylacrylate (PEA) was prepared by using a twin-screw extruder. The effect of extrusion temperature and times on the morphology, rheology and surface of the extrudates was examined and attempts were made to correlate the extrudate surface with the evolution of two-phase morphology and the rheological behavior. CIIR gel content of each extrudate was also analyzed. The result shows that CIIR gel content increases with increasing extrusion temperature or times; furthermore, extrusion at high temperature can produce numerous PEA and CIIR macromolecular radicals, thus chemical links take place between PEA and CIIR molecules. Morphological analysis indicates that phase inversion occurs at a gel content of around 68%, and with increasing extrusion times at high temperature the dispersed particles become larger and the particle edges become blurrier. All CIIR/PEA extrudates show pseudoplastic flow behavior. The extrusion temperature or extrusion times have a significant effect on melt viscosity of the extrudates. Surface analysis exhibits that co-continuous nature of the two-phase morphology results in melt fracture and periodic distortions on the extrudate surface, but with the increasing extrusion temperature or times the surfaces of the extrudates become gradually smooth.     

Impart studies on extruded food foams

A Charpy-type impact test has been performed on a number of foams produced by the extrusion cooking process. The energy to break falls with increasing notch size for values of the notch length greater than the pore size. The critical strain energy release rate has been calculated from linear elastic fracture mechanics for rectangular cross-section foams. This approach has also been applied to foams of circular cross-section using calibration factors obtained from a comparison of rectangular and circular cross-section foamed plastics.