塑料异型材气辅共挤数值模拟与实验研究

• 作 者: 何建涛
• 出 处: 南昌大学
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 气体辅助 共挤出 数值模拟 异型材 黏弹性 实验研究

塑料异型材是指除圆管、薄膜、薄片及棒材以外的具有不规则复杂截面形状的塑料挤出制品，相对其它材质的异型材具有轻质、环保、节能等优点。共挤出成型技术通过数台挤出机同时提供不同的熔融物料，使不同性质的物料在一个复合机头中汇合从而获得多层复合结构制品，共挤出成型广泛应用于异型材挤出成型中，但也受到共挤出成型工艺的一些缺点的限制。气体辅助挤出成型技术是一项新型的挤出成型技术，其通过在口模壁面与挤出熔体表面之间形成一层稳定的气垫层，从而使熔体由黏着非滑移的挤出方式转换成完全滑移的挤出方式，前期研究发现了气辅技术应用于挤出成型的诸多优点以及在实际生产中的巨大应用前景。本文在前人对聚合物单组分气辅挤出以及双组分气辅共挤出的基础上对塑料异型材气辅共挤进行了数值模拟和实验研究，主要内容如下：(1)针对气辅共挤出成型的特点，基于流变学原理及流体力学理论，对理论模型进行了适当的简化，建立了异型材气辅共挤出的有限元模型，同时采用黏弹本构方程，模拟了传统共挤和气辅共挤过程中熔体在口模内外的流动情况。(2)通过数值模拟分析了工艺参数及材料参数对异型材传统共挤及气辅共挤的影响，具体包括挤出流率、黏度、松弛时间、材料参数和、壁面滑移、用料组合等，并系统对比分析了传统共挤与气辅共挤的区别。(3)设计加工了L型异型材气辅共挤口模，利用现有设备搭建了气辅共挤实验平台，并进行了实验研究。验证了气辅技术用于异型材共挤的可行性，并通过实验研究了不同的工艺条件对异型材共挤的影响。最后，对气辅共挤实验平台提出了一些改进意见。