聚合物微挤出成型过程流动的均匀性

微挤出模具内聚合物熔体流动的均匀性直接决定着制品的成型质量,是挤出模具设计的基础。根据聚合物流变测试理论,基于Kelvin-Voigt本构方程,建立了相对微尺度黏度模型;基于Navier滑移定律,建立了壁面滑移模型;以双腔微管的挤出流动为例,研究了模具流道主要结构参数对挤出流动均匀性的影响,结果表明,各参数对流动均匀性影响的显著程度由强到弱的顺序依次是分流角、内筋定型段长度、压缩角和压缩比。根据确定的最佳流道结构参数,设计制造了双腔微管挤出模具,挤出实验结果验证了该方法的正确性和有效性。

基于塑料微挤出成型的熔融沉积成型技术表面粗糙度研究进展

熔融沉积成型技术(FDM)是一种无模成型技术,易实现复杂模型的个性化定制,使得它在航空、汽车、医疗行业具有广泛、潜在的应用。同时FDM打印也是一种逐层打印技术,但制件表面粗糙,限制了它的应用。文中回顾了近10年来,尤其是近3年来在改进FDM表面粗糙度方面的研究现状和进展,并从制件后处理、软件控制、数学模型预测、优化工艺参数及结合其它成型技术等多方面论述了国内外关于FDM打印件表面粗糙度的改进方法及研究进展。

牵引拉伸对微挤出成型影响分析

研究了聚合物挤出过程拉伸作用对口模出口处流体体系的形态、流变性能的影响。利用Polyfow软件对微管挤出成型过程进行数值模拟,分析了牵引拉伸作用对压力场、速度场及挤出胀大、边界位置变化的影响。结果表明,随着牵引速度的增大,入口压力降低;牵引速度对口模内速度场及挤出胀大影响较小,而对制品在挤出过程中截面尺寸的变化有明显影响。

管壁厚度对微挤出成型的影响分析

基于Bird-Carreau黏度模型,运用有限元方法对三维等温微管挤出成型流动模型进行了数值分析,主要研究了管壁厚度对微管挤出成型过程中挤出胀大、速度分布、剪切速率和口模压降等重要指标的影响。结果表明,当熔体入口体积流率相等时,随着管壁厚度的增大,挤出物挤出胀大率和横截面尺寸变化量增大;口模出口端面上熔体的二次流动增强,但挤出速度和剪切速率减小;熔体在口模内的压力降明显下降;适当增加管壁厚度,有利于提高微管挤出质量。

超声波辅助聚丙烯五腔导管的微挤出成型

建立了医用聚丙烯(PP)的黏弹性挤出模型,并利用Polyflow仿真软件,以五腔导管挤出制品的各型腔直径和外直径为评价标准,对超声波辅助PP五腔导管(外直径为3.3 mm)气辅挤出成型过程进行仿真,研究了在等注气压力、等牵引速率条件下,超声功率、挤出机头温度、挤出速率对挤出制品截面各部位尺寸的影响;通过实际挤出实验验证不同超声功率下机头温度对制品尺寸影响的仿真结果。仿真和实验结果均表明,对于PP五腔导管制品而言,不同超声功率下随机头温度的升高,各部位的尺寸均存在一个最大值,且该最大值以及对应的机头温度均会随超声功率的升高而降低。仿真结果表明不同超声功率下随着挤出速率的上升,制品各部位的尺寸均增大,并且超声功率越高,制品的尺寸越小。

壁面滑移对聚合物微挤出成型流变特性的影响研究

建立了微尺寸下壁面滑移的剪切黏度模型和粘性耗散模型,计算了聚苯乙烯材料在微挤出成型过程中考虑壁面滑移的速度和压力分布情况,并分析了速度和压力的变化对剪切黏度和粘性耗散等流变特性的影响规律。结果表明,壁面滑移导致剪切黏度和粘性耗散对速度和压力的响应产生显著的变化,聚合物微挤出成型过程中壁面滑移对剪切黏度和粘性耗散的影响不可忽略。

壁面滑移对微管挤出成型的影响分析

建立了三维等温微管挤出成型数值模型,运用Polyflow软件对数值模型进行求解,分析研究了壁面滑移系数对微管挤出成型过程中挤出胀大率、速度分布、口模压降、剪切速率等重要指标的影响。研究结果表明:当微管两侧壁面滑移系数相同时,挤出胀大率、剪切速率等均随着滑移系数的增大而增大;当微管两侧壁面滑移系数不同时,挤出胀大率、剪切速率等与两侧壁面滑移系数均取较大值时接近;为提高挤出制品质量,应提高口模壁面的光滑程度,并使两侧壁面光滑程度相同。

微纳叠层挤出成型方法对PP材料性能的影响

利用微纳叠层挤出成型设备制备了1层、9层和81层的单一聚烯烃PP材料,且成型设备由实验室自主研发。通过对其力学性能、DSC和热台偏光显微镜的测试,研究了微纳叠层挤出成型方法对PP材料性能的影响。研究结果表明:通过扭转叠层单元所产生的剪切场使高分子链的取向度和材料的结晶度均得到大幅度提升,晶粒尺寸明显细化;9层、81层试样的结晶度较1层试样分别提高了2.70%、7.57%;晶粒尺寸较1层相比分别缩小了30、42μm;在挤出方向上,9层、81层试样的拉伸强度较1层分别提高了6.73%、16.18%;在垂直于挤出方向上,9层、81层的横向拉伸强度较1层分别提高了10.30%、17.15%,类似于双轴拉伸的效果。

表面张力对微挤出流场的影响

针对表面张力对微挤出成型流场的影响,利用Polyflow软件进行了微圆管流场的数值模拟,研究了表面张力的尺度效应及熔体表面张力系数和接触角对微挤出流场的影响。结果表明,挤出口模尺寸越小,表面张力对熔体挤出胀大的影响越明显;挤出口模尺寸及熔体法向进口速度不变时,表面张力系数增大,熔体挤出胀大增大,挤出口模内熔体的进出口压强增大,自由表面出口负压增大;随着接触角的增大,熔体挤出胀大减小、挤出口模内熔体的进出口压强减小,自由表面出口负压先增大后减小。

连续挤出成型微发泡PVC板材的配方设计与工艺分析

近年来,随着我国工业生产水平和专业技术水平的不断提升,各类新型材料被广泛应用,其中PVC微孔塑料的作用和价值越发凸显,其有较好的防污性能,能够有效替代木材资源,起到能源节约的目的。但不容忽视的是,现如今我国很多PVC发泡型材主要为化学发泡剂挤出成型成品中存在一定的化学残留物,对产品的整体性能造成了一定影响,因此本文深入探究连续挤出型微发泡PVC板材,针对配方设计和加工工艺等进行深入的研究,希望能够有效推动我国PVC型材方面的技术革新和工业化发展。

MMT在不同基体中的分散取向性

利用自行设计制造的微纳层叠挤出成型设备制备了不同基体材料的9层MMT含量为3%的试样。通过SEM、TEM和WAXD测试,研究了基体不同物化性质对MMT在基体组份中分散取向的影响。结果表明:对于不同基体材料PP(K7708),PP(T30S),LLDPE(DFDA7042)和HDPE(7000F)9层MMT含量为3%的MMT纳米复合材料,不同基体高分子物理与化学性质对MMT的分散取向效果不同;基体材料熔体黏度高、分子链结构单一的能促进MMT剥离分散;通过改变基体材料可以达到MMT在基体材料中可控取向分散的目的,其中,在以HDPE(7000F)为基体组份中,被剥离的MMT以单片形式分散在基体组份中的数量最多。