超高分子量聚乙烯气辅挤出的数值模拟分析

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1、摘要超高分子量聚乙烯是一种综合性能非常优异的新型工程塑料，因此被广泛应用于许多方面。但由于超高分子量聚乙烯的一些特性，其成型过程中存在挤出胀大明显、容易产生熔体破裂、口模压降大、生产效率低等缺点。根据超高分子量聚乙烯在加工中的一些缺陷，引入一种新的成型机理——气辅挤出成型。气辅挤出成型通过在口模内壁和聚合物熔体之间形成一层薄薄的气垫膜层，使原来的非滑移粘着口模挤出方式转化为气垫完全滑移非粘着口模挤出方式，这种全新的聚合物挤出成型技术能有效解决传统挤出中的挤出胀大、挤出口模压降大以及由于挤出速度超过一定值而出现的熔体破裂等现象。本文主要研究工作如下：(1)主要根据气辅

2、挤出的成型特点，基于流变学、流体动力学等，经合理假设，以壁面完全滑移条件来代替气垫膜层的作用，建立了其理论模型。(2)以圆形口模为研究对象，采用POLYFLOW软件，对超高分子量聚乙烯挤出过程进行了模拟，分析了超高分子量聚乙烯气辅挤出的速度场、压力场以及剪切速率等的分布情况，并对传统挤出胀大现象、熔体破裂现象作了论述。(3)对不同工艺参数、物性参数下的挤出成型作了模拟，分析了不同参数对各个场量的影响。关键词：超高分子量聚乙烯；气辅挤出；POLYFOLW；数值模拟AbstractABSTRACTTheultrahighmolecularweighpolyethylen

3、e05I-IMWPE)isanewtypeofengineeringplastics淅moutstandingproperties，SOitisusedwidely．Becauseofitsmeltcharacterstherehaveseveralshortcomingssuchasdieswell，meltfracture，highdiepressuredropandverylowproductiveefficiencyinthemoldingofUHMWPE．InordertosolvesomeoftheproblemsinUHMWPEprocessing，a

4、newtechnique··thegas—assistedextrusionWasintroduced．Itprovidesagaslayerbetweenthemeltanddiewall，SOtheflowbetweenthedieandextrudedmeltfallintofullslipandthefrictionintheextrusionisgreatlyreduced．Becausethestudywedidbeforeshowsthatthegas-assistedextrusioniseffectiveforsolvingtheproblemsi

5、nthetraditionalextrusion，likedieswell，largeextrusionpressuredropandmeltfracturewhentheextrusionspeedexceedsthelimit。Themainworkfinishedinthepaperislistedbelow：(1)Basedonthetechniquecharacteristicsofgas—assistedextrusionandtheoriesofpolymerrheology,hydrokineticsetc．viscoelastictheoretic

6、almodelofUHMWPEgas-assistedextrusionwasestablishedbymeansofreasonableassumption．(2)ThesimulationofUHMWPEextrusionwasconductedbymeansoftheCFDnumericalanalysissoftwarePOLYFLOWandthevelocityfield，pressurefieldandshear-rateinthegas-assistedextrusiondieWasanalyzedwiththecomparisonofnormalex

7、trusion．(3)TheinfluenceofcharactersofpolymerandparametersofprocessonthedistributionofvariousfieldshavealSObeenstudied．KeyWords：UHMWPE；gas·assistedextrusion；POLYFOLW；simulationII学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得直邑太堂或其他教