硕士论文-塑料异型材气辅挤出口模流动的理论与实验研究

塑料异型材气辅挤出口模流动的理论与实验研究作者：卢臣学位授予单位：南昌大学相似文献(9条)1.学位论文孙阳气辅挤出UHMW-PE板材的研究2006超高分子量聚乙烯是一种性能非常优异的新型工程塑料，并且用途十分广泛。但由于UHMWPE的加工流动性能极差，无法顺利实现挤出或注射，因而影响了该材料的普遍广泛的使用。本文一方面就超高分子量聚乙烯流动性差的特点，专门研究了PE、PP和POM对UHMWPE流动性能的改善，并最终确定了流动改性剂配方；另一方面，在对不同填料对于UHMWPE共混体系力学性能、摩擦磨损性能和流动性能的影响进行研究之后，最终确定了填料的组成。在确定了超高分子量聚乙烯共混体系的最终配方后，根据UHMWPE流动性能差的特点，引入气辅挤出成型机理，并自行设计了气辅挤出超高分子量聚乙烯板材模具，实现了表面光滑、平整板材的挤出。由上述实验可以得到以下结论：(1)流动性越好的PE对UHMWPE流动性改进越大，且所加入比例越高，共混物MFR值也越高。研究表明，当HDPE组分小于50[％]时，HDPE对UHMWPE磨损性能影响较小，其中5000S对于体系的力学性能有一定的提高。(2)中低分子量聚乙烯来改善UHMWPE的加工流动性是可行的，但是同时会不同程度的导致力学性能的下降。(3)PP对UHMWPE的流动性有一定的提高，但对于力学性能的提高并无任何作用，且大大降低了UHMWPE的耐磨损性能。(4)POE组分对于流动性能有一定的改进，但是对于力学性能的提高并没有明显的作用，然而对耐磨损性能影响却相当明显。用POE来改进UHMWPE的加工流动性时，POE的加入量需在10[％]以下，否则会对整个体系的性能产生极大的影响。(5)经过对不同配比的UHMWPE/HDPE/POE复合体系的研究发现，当UHMWPE/HPPE5000S/POE8200这一复合体系的组分配比为70/25/5时，其整体性能最佳。因此，我们选择HDPE/POE作为流动改性体系。(6)选取玻璃微珠作为填料，在玻璃微珠的添加量为30％时，各项力学性能和耐磨性能均为最佳。(7)对比不同粒径的玻璃微珠，我们发现粒径越小对流动性越有利。同时对于力学性能和耐磨性能而言，粒径越小却越有助于改善性能。故选择5000目的玻璃微珠作为填料。(8)全螺纹元件螺杆组合是最佳的UHMWPE共混物顺利挤出的主要设备条件，若添加捏合盘元件将导致物料在捏合盘处堵塞，螺杆将停止转动。(9)气辅挤出能改变熔体与口模的界面条件，使得鲨鱼皮现象消失，并避免了出口膨胀现象。(10)在采用气辅挤出板材的过程中，应该密切关注加料量的变化，其是能否顺利挤出的关键因素。(11)本项研究通过采用气辅挤出成型技术，成功地实现了对UHMW-PE板材制品的高效挤出成型。这一方法对加工象聚四氟乙烯等高粘度聚合物材料将有重要的参考作用。2.期刊论文肖建华.柳和生.黄兴元.徐磊.XIAOJian-hua.LIUHe-sheng.HUANGXing-yuan.XULei气辅挤出成型技术及口模设计的研究现状-塑料2008,37(5)气辅挤出成型可以明显地降低挤出胀大比,在精密挤出制品中具有潜在的应用价值.首次将气辅挤出、纤维纺丝、中空纤维及微孔薄膜技术联系起来,并简要介绍了国内外这些技术的研究现状和口模设计的特点.3.期刊论文肖建华.XIAOJian-hua气体辅助挤出成型的研究进展-塑料2009,38(5)简要介绍了气辅挤出成型技术,回顾国内外关于气辅挤出技术在数值模拟及试验方面近十年来取得的研究进展,并概述气辅挤出成型的特点在于降低挤出压力降、挤出胀大比及消除或延缓熔体破裂,因此在精密挤出制品中具有广泛的、潜在的应用.4.会议论文周国发气辅挤出成型技术及应用2005介绍了一种新型气辅挤出成型工艺与成型装置，并通过实验研究和数值模拟研究，揭示了气辅挤出成型机理。同时探讨了气辅成型技术在异性材和共挤成型中的特点及其应用前景。5.学位论文张小霞超高分子量聚乙烯气辅挤出的数值模拟分析2008超高分子量聚乙烯是一种综合性能非常优异的新型工程塑料，因此被广泛应用于许多方面。但由于超高分子量聚乙烯的一些特性，其成型过程中存在挤出胀大明显、容易产生熔体破裂、口模压降大、生产效率低等缺点。根据超高分子量聚乙烯在加工中的一些缺陷，引入一种新的成型机理——气辅挤出成型。气辅挤出成型通过在口模内壁和聚合物熔体之间形成一层薄薄的气垫膜层，使原来的非滑移粘着口模挤出方式转化为气垫完全滑移非粘着口模挤出方式，这种全新的聚合物挤出成型技术能有效解决传统挤出中的挤出胀大、挤出口模压降大以及由于挤出速度超过一定值而出现的熔体破裂等现象。本文主要研究工作如下：(1)主要根据气辅挤出的成型特点，基于流变学、流体动力学等，经合理假设，以壁面完全滑移条件来代替气垫膜层的作用，建立了其理论模型。(2)以圆形口模为研究对象，采用POLYFLOW软件，对超高分子量聚乙烯挤出过程进行了模拟，分析了超高分子量聚乙烯气辅挤出的速度场、压力场以及剪切速率等的分布情况，并对传统挤出胀大现象、熔体破裂现象作了论述。(3)对不同工艺参数、物性参数下的挤出成型作了模拟，分析了不同参数对各个场量的影响。6.期刊论文尹智龙.邓小珍.黄兴元.YINZhi-long.DENGXiao-zhen.HUANGXing-yuan聚合物气辅共挤成型机理研究-江西科学2009,27(1)气辅共挤成型是一种新型的聚合物挤出成型技术,其实质是将气辅挤出技术应用于共挤成型技术,发挥气辅挤出和共挤成型的优点.文章介绍了气辅挤出成型技术的机理、发展历史和研究现状,论述了气辅共挤成型工艺的研究现状和发展前景,最后简述了气辅共挤成型的机理和研究现状.7.学位论文尹智龙聚合物气辅共挤成型数值模拟研究2007气体辅助共挤成型技术(简称气辅共挤成型)是一种新型的聚合物挤出成型技术，其实质是将气辅挤出技术应用于共挤成型技术，发挥气辅挤出和共挤成型的优点。本文针对共挤成型中的挤出胀大、界面不稳定、口模压力降等问题，研究了聚合物熔体的流变性能和工艺参数对气辅共挤过程中各场量的影响规律。本文主要研究工作如下：(1)针对气辅共挤成型工艺的成型特点，基于聚合物流变学、流体动力学和热力学理论，经合理假设，建立了描述非牛顿粘弹性聚合物气辅共挤成型过程的理论模型。(2)应用有限元分析软件POLYFLOW对建立的模型进行了数值模拟，研究分析了气辅共挤成型工艺的速度场、压力场以及剪切速率等的分布情况，并基于此解释了传统共挤成型当中出现的挤出胀大、口模压降大等缺陷的存在机理和消除方法。(3)研究了工艺参数、物性参数对于各场量的影响。8.期刊论文尹智龙.邓小珍.黄兴元.YINZhi-long.DENGXiao-zhen.HUANGXing-yuan二维口模气辅共挤的有限元分析及其对挤出胀大的影响-上海塑料2009,(1)气辅共挤成型是一种新型的聚合物挤出成型技术.其实质是将气辅挤出技术应用于共挤成型技术,发挥气辅挤出和共挤成型等优点.对气辅共挤进行二维建模,并对其进行有限元分析,结果表明气辅共挤较传统共挤有部分消除挤出胀大的作用.9.学位论文胡晨章气辅挤出成型机理三维等温粘弹性数值模拟研究2006气辅挤出成型的气-液多相分层流动本身存在着各分层界面应力之间的相互耦合，再加上与其滑移边界的作用耦合，使气辅完全滑移挤出流动成型过程具有特殊的流动输运规律和动力学特征。因此，气辅完全滑移挤出成型技术比传统挤出成型蕴含着更丰富、更复杂的研究内容。为此，本文对聚合物气辅完全滑移挤出成型的机理进行了研究，并系统研究了粘弹流变性能参数和工艺参数对气辅完全滑移挤出成型过程和挤出胀大与翘曲变形的影响规律，主要取得如下成果：(1)针对气辅完全滑移挤出成型过程的特点，基于流变学和流体动力学理论，经合理假设，建立了描述气辅完全滑移挤出成型过程的全三维稳态等温粘弹性理论数学模型。为了便于建立理论模型的有限元理论模型，推导出Giesekus粘弹性本构模型方程沿各坐标方向的展开式。(2)针对粘弹本构方程、挤出胀大自由表面的追踪和控制方程的耦合易于导致数值解扩散和不稳定问题，通过采用罚函数法、Mini-element、EVSS法和SU法等稳态有限元离散技术，建立了聚合物粘弹性全三维等温气辅挤出成型的高效稳态的有限元数值模型，并提出了气辅完全滑移挤山成型挤出胀大自由表面的追踪方法。(3)通过数值模拟，研究了气辅完全滑移挤出成型的机理，分析了粘弹流变性能参数和工艺参数对气辅完全滑移挤出成型离模膨胀的影响规律，并与传统粘着挤出成型过程进行了定量对比。在此基础上，通过理论分析，揭示了二种挤山成型过程的离模膨胀的影响机理。此外，还系统研究了粘弹流变性能参数和工艺参数对异型材挤出成型过程离模膨胀和翘曲变形的影响规律。(4)通过传统粘着挤出成型与气辅挤出成型过程对比分析，研究结果表明气辅挤出成型可基本消除挤出成型中的挤出胀大和翘曲变形。因此这不仅可实现挤山制品尺寸的精确自动控制，而且还起到节能降耗的效果。同时，在口模设计上，解决了由于挤出胀大和翘曲变形引起的挤出口模难于设计的技术难题。此外，研究表明气辅挤出成型工艺尤其适用于异型材的挤出成型，且为挤出的高速化生产实现提供了技术前提条件。本文链接：授权使用：上海海事大学(wflshyxy)，授权号：f03e9c05-d5eb-4b1c-9747-9dfa013ccd11下载时间：2010年9月23日