造紙涂層材料自滲吸行為機制及理論建模研究.pdf

1、瞎壓料技大學(xué)論文題目：造紙涂層材料自滲吸行為機制及理論建模研究學(xué)科門類：工學(xué)一級學(xué)科：輕工技術(shù)與工程培養(yǎng)單位：輕工與能源學(xué)院博士生：劉國棟導(dǎo)師：張美云教授2014年1O月造紙涂層材料自滲吸行為機制及理論建模研究摘要油墨等流體在紙張涂層中的傳輸直接由涂層本身的滲吸性能所決定。很多印刷質(zhì)量問題，如墨斑、色彩的均勻性、洇色等都與涂層材料的滲吸特性有重要關(guān)系。由于涂層材料是一種典型的無規(guī)、無序多孔材料，給滲吸性能的研究和表征帶來了很多技術(shù)難題，

2、尤其對于一些違背常理的滲吸實驗現(xiàn)象，無法用傳統(tǒng)經(jīng)典的理論模型去解釋，也無法揭示產(chǎn)生這些滲吸實驗行為的內(nèi)在機制。因此本文結(jié)合現(xiàn)代分析測量技術(shù)，基于滲吸實驗測量的基礎(chǔ)上，通過科學(xué)定義，理論推導(dǎo)的方式，探討了涂層材料的滲吸潤濕行為機制及滲吸力學(xué)系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，考慮了材料內(nèi)部粗糙孔墻對滲吸過程的積極作用及影響，提出了基于滲吸實驗的涂層材料潤濕、滲吸行為機制，建立了具有粗糙表面的等效毛細管模型、潤濕接觸線長度的滲吸模型和分形結(jié)構(gòu)的滲吸模型，并考

3、察和驗證了模型與實驗的匹配，主要的研究工作如下：(1)考慮到經(jīng)典的慣性力機制、Bosanquet機制和LucasWashburn機制在涂層滲吸中的應(yīng)用，從理論推導(dǎo)和Matlab實驗?zāi)M兩方面，分析探討了三種經(jīng)典滲吸機制的力學(xué)行為和相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系。利用滲吸重量測量法對造紙涂層材料的滲吸特性進行測量，并通過滲吸量(滲吸體積)和滲吸時間、滲吸量和滲吸根時間(4t)兩種時間標度對滲吸實驗結(jié)果進行了描述，證明了滲吸初期具有慣性力滲吸機制的線性關(guān)系

4、特征，也證明了在滲吸根時間(4t)的標度下，經(jīng)典滲吸模型時間標度05的函數(shù)關(guān)系。通過滲吸根時間(4t)標度下的實驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了滲吸實驗分區(qū)現(xiàn)象，并提出了造成滲吸分區(qū)的理論假說：在涂層材料的滲吸過程中，材料內(nèi)部粗糙孔墻表面的形貌改變了潤濕行為，潤濕力，最終形成了實驗初始滲吸和后期滲吸的兩個重要階段，因此粗糙表面對滲吸潤濕過程有著重要的影響。(2)從粗糙表面潤濕行為的角度，通過潤濕液膜形成的過程及半潤濕形式復(fù)合表面的潤濕行為，分析了液膜形成