基于片材挤出的UHMWPE薄膜熔体挤出技术研究

摘要

UHMWPE是一种具有优异物理性能的工程塑料，具有耐磨损性好、抗冲击性强、摩擦系数小、耐低温性、耐腐蚀性、吸水率低、不易粘附异物、安全卫生无毒等显著优点，因此UHMWPE薄膜在机械、运输、造纸、矿业、化工、食品及体育运动器械等领域具有广泛的应用空间。
　　目前，UHMWPE薄膜工业化生产方法主要是凝胶制膜，在生产过程中，需要使用化学溶剂，对环境造成危害，且成本较高。熔体挤出制备UHMWPE薄膜是一种新的技术，具有成本低，无污染等优点，应用前景广阔，因此研究UHMWPE薄膜熔体挤出成型技术，具有重要的理论和实际意义。
　　本文以聚合物挤出成型理论为基础，结合聚合物片材挤出工艺，建立了UHMWPE熔体挤出口模流道的有限元模型;分别从过渡段、阻流块、压缩段和成型段四个方面，对UHMWPE熔体在口模流道内的流动开展了计算机模拟研究，获得了不同结构参数下熔体在流道内的速度场和压力场分布规律，为UHMWPE薄膜挤出口模的设计提供了理论指导。基于广义Navier壁面滑移模型，探究了不同的滑移系数对UHMWPE熔体在流道内速度场和压力场的影响，即口模表面质量对熔体流动的稳定性影响很大，所以在设计模具时应该充分考虑模具流道壁面的处理。
　　基于有限元模拟结果，合理地选取了流道结构参数，设计并加工了UHMWPE薄膜熔体挤出口模，并在实验室开展了实验研究，分别设置了口模温度为140℃、160℃、180℃、200℃、220℃、240℃和260℃，且在同一温度下设置了螺杆转速分别为5rpm、10rpm、15rpm和20rpm时，观察了UHMWPE熔体的挤出现象，验证了熔体挤出技术制各UHMWPE薄膜的可行性。根据在挤出过程中出现的缺陷，重新设计和加工了口模，获得了质量较好的UHMWPE薄膜，然后通过SEM观察了拉伸前、后制品微观结构，最后进行了拉伸试验，测试了拉伸前、后制品的力学性能，发现拉伸后的薄膜的沿拉伸方向的强度明显增大，这主要原因是拉伸后薄膜的分子链取向高，使得强度提高。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 UHMWPE薄膜概述

1．3 国内外研究现状

1．4 片膜挤出口模结构

1．5 研究目的和意义

1．6 研究内容

2 聚合物流变学基本理论

2．1 引言

2．2 聚合物熔体流变特性

2．3 聚合物熔体流变学基本方程

2．4 本章小结

3 UHMWPE薄膜熔体挤出成型有限元模拟

3．1 引言

3．2 UHMWPE薄膜熔体挤出流道设计

3．3 UHMWPE薄膜熔体挤出成型有限元分析

3．4 过渡段对熔体挤出流场的影响

3．5 阻流块对熔体挤出流场的影响

3．6 压缩角对熔体挤出流场的影响

3．7 成型段长度对熔体挤出流场的影响

3．8 入口体积流量对熔体挤出流场的影响

3．9 本章小结

4 UHMWPE薄膜熔体挤出壁面滑移的研究

4．1 引言

4．2 壁面滑移机理

4．3 壁面滑移的模型

4．4 UHMWPE薄膜熔体挤出壁面滑移有限元模拟

4．5 本章小结

5 UHMWPE薄膜挤出实验研究

5．1 引言

5．2 挤出实验

5．3 性能测试实验

5．4 本章小结

6 总结与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间从事科学研究及发表论文情况