本论文以高聚物加工流变学、高聚物加工工艺学和单螺杆挤出过程理论为基础,论述了精密挤出成型理论和技术及应用前景,研究了实现高聚物精密塑化挤出成型的理论和技术。 本文所做的研究工作主要有以下几个方面: 1、以材料学和单螺杆挤出理论为基础,研制了单螺杆并联式稳压装置。该稳压装置的特点是:结构简单,清理方便,不存在密封泄漏问题,与挤出机机头垂直连接,不改变通常机头的方向。由于其价格不高,是能被广大企业所接受的。 2、以稳压装置中螺槽为矩形流道和高聚物熔体为幂律流体,建立了单螺杆挤出机并联式稳压装置的数学模型。用 MathCAD 软件对该模型进行了数值模拟。结果表明:调节稳压螺杆的转速,可以完全补偿挤出机的压力波动;采用固定稳压螺杆的转速,依靠自动调节稳压螺杆中高聚物熔体的存留长度,亦具有良好的稳压效果,能调节产率波动的 97.6%。 3、用 MathCAD 软件对螺槽为平行平板流道和高聚物熔体为牛顿流体情况下的稳压装置进行了模拟计算,结果表明:调节稳压螺杆的转速也可以完全补偿挤出机的压力波动。但当固定稳压螺杆转速,依靠自动调节稳压螺杆中高聚物熔体的存留长度,能调节最大波动值的 83.63%。 4、对典型挤出流道中的高聚物熔体流动情况进行了研究,引用粘弹性高聚物流体的本构方程,建立了平行平板口模流道中高聚物熔体流动的数学模型,并用MathCAD 软件对该数学模型进行了数值模拟。模拟结果表明:机头压力、材料的松弛时间以及口模流道的几何尺寸对高聚物在机头中的应力张量的变化影响较大;通过改变挤出流道的几何尺寸,完全可以控制高聚物的熔体压力。 5、在总结前人研究的成果及可视化实验研究结果的基础上,对精密挤出实验装置的挤出过程进行了模拟计算,考察了挤出机不同螺杆部位的压力、温度、扭矩、功率、熔膜厚度和熔融的变化情况。 6、编制了精密天平连续、动态记录显示挤出产量的程序,并应用到动态挤出实验过程中,使实验结果的记录精度获得较大提高,有效获得了动态挤出过程的实验数据。 7、利用非稳定状态挤出过程的试验数据,建立了与时间关联的两个不同稳定状态之间产率变化的动态数学模型。该模型能较好地反映实际挤出过程中两个稳定状态之间的变化过程。 I<WP=5>北 京 化 工 大 学 博 士 学 位 论 文8、讨论了高聚物熔体粘度对温度、剪切速率和应力作用时间的敏感性,探讨了高聚物所受应力历史、形变历史和受热历史对其熔融过程的影响,以及高聚物挤出胀大、畸变、流动不连续性和界面滑移等对挤出稳定性的影响。9、定量研究了聚合物熔体压力、温度、挤出机螺杆转速、螺杆几何参数、机头流道几何参数以及固体输送和固体床破碎对挤出过程稳定性的影响,其研究结果对精密挤出装置的设计、精密挤出过程参数控制提供了有益的指导。论述了聚合物相对分子量及加工助剂对挤出稳定性的影响,提出了为实现精密挤出所采取的具体措施,如工艺参数的合理化、合理设置工艺参数的精度和优化塑料制品的配方等。