【摘 要】
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任何聚合物材料必须经过成型加工才能体现出各种优良性能,因此都要涉及到对熔体流动过程特性的研究,前人对挤出中熔体流动过程动态特性的研究或多或少存在一些不足。到目前为止
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任何聚合物材料必须经过成型加工才能体现出各种优良性能,因此都要涉及到对熔体流动过程特性的研究,前人对挤出中熔体流动过程动态特性的研究或多或少存在一些不足。到目前为止,对完全真实模拟聚合物螺杆振动塑化挤出机成型加工情况下的熔体流动过程动态特性的研究还不够深入或不够完善。因此,展开对聚合物熔体流动过程动态特性的研究,对高分子材料动态加工中熔体本构方程的发展建立、动态成型加工设备的优化设计、以及获得性能良好的制品,实现高产、优质、低耗,具有重要的科学价值和现实意义。
本文在合理的假设前提下,采用幂律流体模型,对单螺杆振动塑化挤出机计量段熔体输送行为进行了详细的理论分析研究,建立了幂律流体动态挤出方程,得到了基于可测量参数的熔体动态流量、剪切应力、剪切速率和表观粘度的表征公式,给出了求解幂律流体非牛顿指数n和稠度K的数学公式和数学方法。在建立的动态流率和流动指数的表征公式基础上,对振动力场作用下单螺杆挤出机毛细管模头中熔体的流动过程进行了理论分析研究,并与螺杆中熔体挤出流动过程的研究结果进行了比较,分析表明熔体在螺槽和毛细管模头中的熔体流动过程的动态特性对振动力场的响应规律趋于一致。
本文还进行了以测量得到表征公式中的参数为目的的实验研究。通过在聚合物动态流变综合测试仪上做实验并测得动态挤出压力、平均流量、振动频率、螺杆轴向振幅等动态参数。最后对实验结果进行分析研究,计算得到了实验条件下,所用材料的动态挤出方程中的流动指数n和稠度K。对结果的分析研究表明:振动作用下,流量将产生周期性脉动,其脉动幅值系数εq是压力脉动幅值系数εp和螺杆速度幅值系数εv的非线性之和;振动能使剪切速率增大,能有效降低聚合物熔体的粘度;振动能降低挤出压力,在产量一定的情况下,振动的引入能实现低压挤出。
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