气辅对L形异型材包覆共挤胀大影响的数值模拟

采用PTT本构方程,运用有限元方法对低密度聚乙烯/高密度聚乙烯（PE-LD/PE-HD）熔体的包覆共挤过程进行了三维等温黏弹数值模拟。对比分析了2种熔体在传统和气辅包覆共挤过程中挤出胀大及在不同条件下气辅包覆共挤熔体的挤出胀大。结果表明,气辅包覆共挤过程中,当芯层与壳层熔体的单位体积流率相等时,整体、芯层及壳层胀大率不随松弛时间的增加而变化,一直保持为零,而当芯层与壳层熔体的单位体积流率不等时,单位体积流率较大的熔体表现为挤出胀大,较小的表现为挤出收缩。     

PTT熔体在塑料异型材挤出口模内黏弹流动的数值模拟

采用PTT黏弹模型,对聚合物熔体在T型异型材挤出口模内的三维等温流动进行数值模拟,得出口模内外速度、剪切速率、压力和应力分布.结果表明:由于出口效应,在口模出口处,速度、剪切速率、压力分布均发生突变.这种突变有可能造成负压,从而引发熔体破裂.口模内二次流动产生的剪切应力甚至会超过因挤出流动产生的剪切应力.应力易集中发生在口模截面的拐角处,随着挤出流量的增加,口模内最大剪切应力和最大第一法向应力差几乎线性地增加,而不会急剧增大.     

工艺条件对微孔塑料挤出成型的影响

通过CFD软件对超临界CO2/PS均相熔体在快速降压口模中流动状态的数值模拟,研究了工艺参数对CO2/PS均相熔体气泡成核的影响.研究表明:在CO2溶解度范围以内,增加CO2浓度和增大流率有利于成核更多的气泡,但不利于小尺寸泡孔的生成;在满足发泡温度条件时,降低口模温度有利于高密度小尺寸泡孔的生成;压力降或压力降率越失越有利于形成数量尽可能多、尺寸尽可能小的泡孔.     

壁面滑移对塑料异型材共挤影响的数值模拟研究

在壁面滑移的边界条件下,利用流体有限元分析软件Polyflow,采用Giesekus本构方程,对L型塑料异型材进行了三维等温共挤出数值模拟。分析了滑移系数对共挤出胀大和粘性包围、口模出口面的剪切速率场及共挤出口模压力降的影响。研究表明,随着滑移系数的增大,共挤出胀大和粘性包围、口模出口面的最大剪切速率及口模压力降也逐渐增大,且滑移系数介于105和108之间时增速最大;滑移系数越小,共挤出制品质量越好。     

聚合物气体辅助挤出成型研究进展

挤出成型是聚合物加工领域出现得较早且应用最广泛的技术之一,聚合物传统挤出成型过程中存在的挤出胀大、扭曲变形等问题严重阻碍了该技术的进一步发展及推广应用。聚合物气辅挤出是本世纪初发展起来的一种新型成型工艺,通过在口模内壁与熔体表面间形成稳定的气垫膜层,使熔体以完全滑移非粘着方式挤出成型,改善了口模内熔体的流场分布,从而有效减小甚至消除了传统挤出过程中存在的影响制品质量的固有问题。该技术因具有节能、环保、改善制品质量等优良特性,自问世以来即受到聚合物加工领域诸多学者的广泛关注,相关研究成果对丰富和发展聚合物成型理论及其加工技术的进一步推广应用均具有重要的科学意义和工程价值。文中综述了聚合物气辅挤出成型问世以来国内外研究进展,主要介绍了该技术的成型机理和成型装置,气体辅助单层挤出、双层共挤、微管挤出及气垫膜层等方面的研究方法与研究成果,并在综述现有的研究基础上展望了气辅挤出成型的研究趋势。     

熔体层厚度对L形异型材包覆共挤成型影响的数值模拟

以L形包覆共挤异型材为研究对象,采用Phan-Thien-Tanner(PTT) 本构方程,通过有限元方法分析了包覆共挤成型过程中的挤出胀大现象。结果表明,熔体层厚度的变化对整体挤出胀大率基本无影响,而对壳层、芯层胀大率及共挤界面L形内直角处沿X、Y方向的偏转均有较大的影响;当整体口模尺寸不变时,在口模出口处的最大剪切速率不受壳层、芯层厚度变化的影响。     

L形异型材共挤胀大及变形的三维非等温数值模拟

采用PTT本构方程,应用Arrhenius方程来描述温度对黏度的影响,建立了L形双层共挤模型,通过有限元方法分析了聚丙烯（PP）和聚苯乙烯（PS）熔体的三维非等温黏弹流动过程,对比分析了2种材料在不同组合情况下口模出口面的速度场、剪切速率场以及共挤出胀大和变形情况。结果表明,L形分层共挤的胀大和变形不仅与2种熔体黏度差异有关,还与口模截面形状有关;黏度较低的PP会向黏度较高的PS一侧偏转,且PP有包覆PS的趋势;黏度较低的PP位于L形内侧时共挤出胀大和变形程度大于其位于外侧时,且两熔体黏度差异越大,两方案的共挤出胀大和变形程度的差异越大。     

定型段长度对聚合物微管精密挤出成型的影响

基于流体动力学和聚合物流变学等理论建立了三维微管精密挤出流动模型,运用有限元方法进行了数值计算,通过对口模内外熔体各物理场量的分析,研究了定型段长度对微管挤出成型的影响。研究结果表明,口模压降、剪切速率随着定型段长度、熔体流率及熔体黏度的增大而增大;挤出胀大率随着定型段长度和熔体黏度的增大而减小,但受熔体流率的影响不明显。根据研究结果,获得了一定条件下定型段的最佳长度,进行实际口模设计时,若熔体流率或熔体黏度增大,可适当减小定型段长度,但当微管壁厚增大时,应适当增加定型段长度。     

微孔塑料成型技术理论研究进展

超临界CO2在微孔塑料制备中的使用具有诸多优点,文章介绍了CO2在聚合物中的溶解行为;阐述了微孔塑料成型过程中气泡成核的经典理论,给出了均相成核和异相成核的成核速率、临界成核半径和所需克服的吉布斯(Gibbs)自由能的计算公式以及气泡长大的数学模型;介绍了微孔塑料理论研究进展.