高分子流变学 挤出成型_第1页
高分子流变学 挤出成型_第2页
高分子流变学 挤出成型_第3页
高分子流变学 挤出成型_第4页
高分子流变学 挤出成型_第5页
已阅读5页,还剩15页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

1、Southwest University of Science and TechnologySouthwest University of Science and Technology挤出成型:将固态塑料在一定温度和压力条件下熔融、塑化,利用挤出机的螺杆旋转(或柱塞)加压,使其通过特定形状的口模而成为截面与口模形状相仿的连续型材的过程。 Southwest University of Science and TechnologySouthwest University of Science and Technology控制系统控制系统挤出挤出机组机组 挤出系统、传动系统、加热冷却系统、机身、定

2、型装置、冷却装置、牵引装置、切割装置、卷取装置辅机:辅机:挤出机:挤出机:Southwest University of Science and TechnologySouthwest University of Science and Technology9.2 挤出成型工艺塑化塑化成型成型定型定型1.原料的准备干燥、去杂质处理2.挤出成型挤出机预热加入塑料熔融塑化由机头挤出成型3.塑件的定型与冷却管材的定径方法:定径套、定径环、定径板Southwest University of Science and TechnologySouthwest University of Science a

3、nd Technology3.塑件的定型与冷却Southwest University of Science and TechnologySouthwest University of Science and Technology4.塑件的牵引、卷取和切割不同的塑件,牵引速度不同。牵引速度略大于挤出速度在冷却得同时,连续均匀地将塑件引出。挤出成型工艺参数:温度温度压力压力挤出速度挤出速度牵引速度牵引速度Southwest University of Science and TechnologySouthwest University of Science and Technology9.3 挤

4、出成型理论9.3.19.3.1挤出成型分析挤出成型分析 目前注射成型CAE软件,应用较多且成熟的是挤出过程分析。挤出流动过程分析主要是辅助模头的流道布置、尺寸设计和位置设计。能确保所设计挤出制品有良好流动性能,也可获得最佳的挤出速度、温度、压力和牵引速度等工艺参数。挤出流动常作如下假设挤出流动常作如下假设熔体为广义牛顿流体,在充填阶段不考虑熔体的粘弹效应, 0熔体在型腔中流动时,熔体的惯性力和质量力可忽略不计。 在充模过程中,熔体温度变化范围不大,熔体的比定压热容和导热系数为常数设熔体在型腔壁面处有滑移,即vx=vs,vs为熔体在壁面处的滑移速度。忽略熔体前沿附近区域喷泉效应的影响。 Sout

5、hwest University of Science and TechnologySouthwest University of Science and Technology 在熔体流动方向上,相对于热对流项而言,热传导项较小,可忽略不计,即0,0TTxxyy忽略厚度方向上的对流传热,假设熔体和流道壁面无传热。(由于剪切速率较低,忽略粘性耗散的影响)忽略入口效应。010001expnATBpT 材料方程(流变方程)材料方程(流变方程)修正修正Cross模型模型Southwest University of Science and TechnologySouthwest University

6、of Science and Technology()()()0yxztxyz流体不可压缩熔体流动控制方程熔体流动控制方程0yxzxyz223ijiijijp 连续性方程连续性方程密度在计算过程中按常数计算动量方程(奈维动量方程(奈维- -斯托克斯方程)斯托克斯方程)广义牛顿流体本构方程粘性流体力学ii223iijjjDppgDtxx微分形式的动量方程式(2)代入式(1)得iijijDgDtxSouthwest University of Science and TechnologySouthwest University of Science and Technology1(:)2ijaij

7、ijij对于不可压缩流动0iii2ijjDpgDtx式(3)变形为对于非牛顿流体本构方程次方程于1821由法国力学家奈维提出,1845年英国力学家斯托克斯完成最终形式2222221(:)22yyyxxxzzzijijxyzyxyzzx1(:)2aijij忽略惯性力和质量力,由于2ijijSouthwest University of Science and TechnologySouthwest University of Science and TechnologyiijjDpDtx ()()()()()()yxxxzyyyxzyxzzzvdvvvpdtxyyxzzxdvvvvpdtyyzy

8、xxyvvdvvpdtzxxzyyz 展开具体形式为故式(4)变为能量方程能量方程不考虑热的影响,不解能量方程Southwest University of Science and TechnologySouthwest University of Science and Technology()()()yxxyyxxyyzyzzyyzxzzxxzxzyxzyzx剪切应力剪切应力边界条件及初始条件边界条件及初始条件,0ininxyzswwTT TTT Tp pppninininin入口处为熔体入口温度型腔壁面上为壁面温度入口处的压力、流量给定,即Q=Q=。Q 和分别为入口流量和入口压力型腔壁面

9、上压力梯度为0,即Southwest University of Science and TechnologySouthwest University of Science and Technology壁面滑移壁面滑移 实验和数值模拟证明牛顿流体和非牛顿流体流动时都存在实验和数值模拟证明牛顿流体和非牛顿流体流动时都存在壁面滑移。壁面滑移。H.munstedt采用激光多普勒流速仪研究了聚乙烯采用激光多普勒流速仪研究了聚乙烯在挤出模头内的粘着与滑移,发现随挤出速度的增加在挤出模头内的粘着与滑移,发现随挤出速度的增加, 高密度聚高密度聚乙烯发生壁面滑移,其是以粘乙烯发生壁面滑移,其是以粘滑形式进行滑

10、形式进行,而当挤出速度进一而当挤出速度进一步增加后步增加后,整个壁面发生完全滑移。整个壁面发生完全滑移。 滑移边界条件下通道中的速度场滑移边界条件下通道中的速度场 Southwest University of Science and TechnologySouthwest University of Science and Technology(a)缠结-解缠机理 (b)吸附-解吸附机理图 熔体的壁面滑移机理 壁面滑移产生的机理十分复杂壁面滑移产生的机理十分复杂,一般认为它与聚合物材料、挤一般认为它与聚合物材料、挤出模具和挤出工艺条件有关出模具和挤出工艺条件有关,对壁面滑移的形成机理有各种不

11、同的对壁面滑移的形成机理有各种不同的解释。一些学者认为壁面滑移发生在模头壁面解释。一些学者认为壁面滑移发生在模头壁面,当熔体的剪切应力当熔体的剪切应力超过熔体与壁面的粘附力时熔体产生壁面滑移超过熔体与壁面的粘附力时熔体产生壁面滑移,即所谓的吸附即所谓的吸附解解吸附机理。另外一些学者则认为在挤出模头与熔体界面存在一个吸附机理。另外一些学者则认为在挤出模头与熔体界面存在一个低粘度的润滑层低粘度的润滑层,发生壁面滑移时靠近壁面的分子粘附在模腔壁上发生壁面滑移时靠近壁面的分子粘附在模腔壁上,而靠近熔体本体的分子和本体一起移动而靠近熔体本体的分子和本体一起移动, 即所谓的缠结即所谓的缠结解缠机理。解缠机

12、理。还有一些学者认为还有一些学者认为,发生壁面滑移可能是吸附发生壁面滑移可能是吸附解吸附作用解吸附作用,也可能也可能是缠结是缠结解缠结作用解缠结作用,具体那种占主导取决于模头材料和聚合物熔体具体那种占主导取决于模头材料和聚合物熔体的具体情况。的具体情况。机理机理Southwest University of Science and TechnologySouthwest University of Science and TechnologyUnfilled HDPE at 200C ; Data from Rosand OLR801001201401601802002205070901101

13、30150170190210230250Shear Strain Rate (/s)Shear Stress (kPa) 8 x 0.5 mm12 x 0.75 mm16 x 1 mmLine of constantShear Stress壁面滑移发生壁面滑移发生01000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000102030405060708090100110120 D=0.5mm D=1.0mm D=1.5mmw10-3 (MPa)01000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 90001020304050607080

14、90100110120 D=0.5mm D=1.0mm D=1.5mmw 10-3(MPa) w(/s) 图 5.1 240下 PP 熔体w和w的关系曲线 Fig.5.1 Relation curves between wand wof PP at 240 w(/s) 图 5.2 250下 PP 熔体w和w的关系曲线 Fig.5.2 Relation curves between wand wof PP at 250 Southwest University of Science and TechnologySouthwest University of Science and Technol

15、ogy壁面滑移的测量壁面滑移的测量应用毛细管流变仪测量壁面滑移速度最经典的是应用毛细管流变仪测量壁面滑移速度最经典的是Mooney法。法。 熔体流动过程示意图Southwest University of Science and TechnologySouthwest University of Science and TechnologyslipshearfullQQQ+=用公式表示为用公式表示为.2slip3true3appRv4R4R.+.=.Rv4sliptrueapp. 4 VsWall SlipNo Wall Slipapp1/R假设同一剪切应力下滑移速度是常数假设同一剪切应力下滑

16、移速度是常数Southwest University of Science and TechnologySouthwest University of Science and Technology0.00.51.01.52.02.5010002000300040005000600070008000900010000354555657585950.00.51.01.52.02.501000200030004000500060007000800090001000035455565758595 1/D(mm-1) 图 5.7 240下 PP 熔体w和1 D的关系曲线 Fig.5.7 Relation

17、 curves between wand1 Dof pp at 240 1/D(mm-1) 图 5.8 250下 PP 熔体w和1 D的关系曲线 Fig.5.8 Relation curves between wand 1 Dof pp at 250 -31 0w(MPa) -31 0w(MPa) Southwest University of Science and TechnologySouthwest University of Science and Technology0.00.51.01.52.02.51000200030004000500060007000800090001000

18、025354555657585950.00.51.01.52.02.5010002000300040005000600070008000900010000125150175200225250275300 1/D(mm-1) 图5.10 200下HDPE熔体w和1 D的关系曲线 Fig.5.10 Relation curves between w and 1 Dof HDPE at 200 1/D(mm-1) 图 5.9 260下 PP 熔体w和1 D的关系曲线 Fig.5.9 Relation curves between w and1 D of PP at 260 -31 0w(MPa) -31 0w(MPa) 0.00.51.01.52.02.50100020003000400050006000700080009000100001251501752002252502753000.00.51.01.52.02.50100020003000400050006

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论