聚合物五腔微管擠出脹大與冷卻定型研究.pdf

1、隨著塑料產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，塑料微管已經(jīng)越來越多的應(yīng)用于醫(yī)療、通訊和汽車等領(lǐng)域。因此，聚合物擠出成型技術(shù)也隨之向微型化發(fā)展，出現(xiàn)了微擠出成型技術(shù)。在進行微擠出成型的過程中，聚合物熔體在離開模具口模后進入冷卻水箱定型前會發(fā)生擠出脹大，在冷卻定型的過程中，聚合物型坯會發(fā)生冷卻收縮，這些現(xiàn)象已成為該領(lǐng)域不少學(xué)者的研究熱點。由于多腔微管具有截面復(fù)雜、尺寸微小、加工精度高的特點，實際生產(chǎn)中想要大量制造高質(zhì)量的微管仍然有許多尚待進一步研究的難題和挑戰(zhàn)。

2、因此本文針對這一問題，以典型的非均勻壁厚五腔微管為研究對象，具體展開了如下幾方面研究:
　　首先，建立了聚合物五腔微管擠出流動的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)聚合物的流動特性，對聚合物在微擠出成型流動過程進行一定的簡化和假設(shè)，并建立了聚合物微擠出流動的基本控制方程?；谖迩晃⒐軘D出模具流道的尺寸特點，選擇了能夠表征粘度隨流道特征尺寸變化規(guī)律的微尺度粘度模型，并采用毛細(xì)管流變儀進行不同特征尺寸下聚合物熔體的剪切粘度測量，確定了微尺度粘度模型的模型系

3、數(shù)。
　　其次，基于上述聚合物五腔微管擠出流動的數(shù)學(xué)模型，采用數(shù)值模擬方法，研究了五腔微管擠出脹大現(xiàn)象和擠出物變形規(guī)律。通過對擠出過程中模具流道內(nèi)和口模外聚合物熔體的速度分布、剪切速率分布、剪切應(yīng)力分布等多種場量分布的分析，揭示了擠出脹大現(xiàn)象的本質(zhì)原因和擠出脹大的變化規(guī)律。并且研究了擠出流量、內(nèi)腔通氣等工藝參數(shù)對擠出脹大的影響和擠出物尺寸和形態(tài)的變化規(guī)律，這些變化規(guī)律的獲得為成型出高質(zhì)量的五腔微管制品提供了一定的理論依據(jù)。

4、　　然后，基于傳熱學(xué)理論，采用數(shù)值模擬方法，研究了五腔微管在冷卻定型過程中的截面溫度變化規(guī)律和截面收縮規(guī)律。通過對型坯冷卻傳熱過程的分析，建立了五腔微管冷卻過程的數(shù)學(xué)模型，并確定了型坯外表面與冷卻水的對流換熱系數(shù)。在此基礎(chǔ)上采用熱應(yīng)力耦合分析方法，獲得了冷卻過程中型坯截面上的瞬態(tài)溫度分布和截面關(guān)鍵點上的溫度變化，揭示了冷卻定型過程中的型坯截面收縮規(guī)律，對微擠出冷卻定型工藝參數(shù)的制定具有一定的指導(dǎo)意義。
　　最后，開展了聚合物五腔微