聚合物熔體擠出脹大及UHWMPE熔體紡絲模具優(yōu)化研究.pdf

1、聚合物擠出成型已成為塑料制品加工的重要手段，具有生產(chǎn)效率高、連續(xù)性好的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于薄膜、板材、管材及異型材和電線電纜等的生產(chǎn)。在聚合物的加工過程中，傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)理論已不能很好地指導(dǎo)生產(chǎn)設(shè)計(jì)的需要，利用數(shù)值計(jì)算技術(shù)模擬聚合物在流道中的流動(dòng)過程，可為工藝設(shè)計(jì)和模具優(yōu)化提供理論依據(jù)。
　　本文以聚合物流變學(xué)為基礎(chǔ)，建立了牛頓流體和冪律流體在圓形口模內(nèi)流動(dòng)的有限元模型。采用罰有限元法將連續(xù)性方程引入動(dòng)量方程，避免了對(duì)壓力項(xiàng)直接求解，降低

2、了模擬對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)存的要求;采用路線法對(duì)擠出脹大的自由表面進(jìn)行了更新迭代，得到了自由表面位置。對(duì)牛頓流體擠出脹大行為進(jìn)行了模擬分析，獲得了流體速度場(chǎng)分布和擠出脹大率，并將模擬結(jié)果與有限元軟件Polyflow的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，證明了該方法能有效地模擬牛頓流體的二維擠出脹大行為，并進(jìn)一步研究了入口流量、罰數(shù)與粘度比值對(duì)擠出脹大的影響?；诟叻肿硬牧戏桥ｎD效應(yīng)的特點(diǎn)，進(jìn)一步采用冪律本構(gòu)方程對(duì)圓形口模進(jìn)行數(shù)值分析，研究了入口流量和非牛頓指數(shù)對(duì)

3、聚合物流動(dòng)的影響。
　　在擠出成型過程中，壁面滑移影響聚合物制品的表面質(zhì)量，因此考慮滑移條件的數(shù)值模擬更加接近生產(chǎn)實(shí)際，本文提出了一種壁面滑移系數(shù)的計(jì)算方法。以UHMWPE為研究對(duì)象，利用熔融指數(shù)儀和毛細(xì)管流變儀測(cè)得流動(dòng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理后得到UHMWPE的零剪切粘度、非牛頓指數(shù)與松弛時(shí)間。通過將實(shí)際測(cè)得的熔體壓力與Polyflow數(shù)值模擬得到的壓力值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)誤差比較，確定了UHMWPE壁面滑移系數(shù)。
　　在熔融紡絲過程中