微纳层叠天然橡胶/聚丙烯两相挤出的数值模拟研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2022.08.018

中国塑料 ›› 2022, Vol. 36 ›› Issue (8): 110-114.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2022.08.018

微纳层叠天然橡胶/聚丙烯两相挤出的数值模拟研究

赵鸿敬¹(), 朱江²

^1.航天材料及工艺研究所，北京 100076
^2.四川航天烽火伺服控制技术有限公司，成都 611130

收稿日期:2022-04-27 出版日期:2022-08-26 发布日期:2022-08-22
作者简介:赵鸿敬（1975—），男，高级工程师，从事特种工程塑料、胶粘剂、橡胶密封和阻尼减振材料及其应用研究，13641205392@163.com

Study on numerical simulation of two⁃phase extrusion for micro/nano⁃laminated natural rubber/polypropylene

ZHAO Hongjing¹(), ZHU Jiang²

^1.Aerospace Research Institute of Materials & Processing Technology，Beijing 100076，China
^2.Sichuan Aerospace Fenghuo Servo Control Technology Co，Ltd，Chengdu 611130，China

Received:2022-04-27 Online:2022-08-26 Published:2022-08-22

摘要/Abstract

摘要：

为了确保天然橡胶/聚丙烯（NR/PP）通过微纳层叠挤出的厚度均匀，建立了三维模型层叠流道，根据流变测试结果拟合材料黏度，并对NR/PP三维等温黏弹性流动进行了数值模拟。结果表明，当2种物料的入口流动速率相同时，流道出口处两相速度有突变，不同流道之间速度差较大，两相黏度分界不明晰，界面出现一定程度的相互渗入；调整两相的入口流动速率后，速度过渡平稳，不同流道间速度差减小，黏度分界规整，界面无偏移现象。

关键词: 层叠流道, 数值模拟, 天然橡胶, 聚丙烯

Abstract:

Aiming to ensure the uniform thickness of natural rubber （NR）/polypropylene （PP） compounds extruded by micro/nano lamination， a three?dimensional model laminated flow channel was established. The material viscosity was fitted according to the rheological test results， and then the three?dimensional isothermal viscoelastic flow of NR/PP compounds was numerically simulated. The results showed that the two?phase velocity at the outlet has a drastic change at the same inlet flow rates of the two materials. The velocity difference between different flow channels was large， and the viscosity boundary of two?phase was not clear. Therefore， there was a certain degree of mutual infiltration at the interface. After adjusting the inlet rates of the two phases， the velocity transition tended to be stable with a reduction in the velocity difference between different channels. The viscosity boundary of two?phase was regular without the offset phenomenon.

Key words: laminated flow channel, numerical simulation, natural rubber, polypropylene

中图分类号:

TQ332.6

赵鸿敬, 朱江. 微纳层叠天然橡胶/聚丙烯两相挤出的数值模拟研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(8): 110-114.

ZHAO Hongjing, ZHU Jiang. Study on numerical simulation of two⁃phase extrusion for micro/nano⁃laminated natural rubber/polypropylene[J]. China Plastics, 2022, 36(8): 110-114.

图/表 10

图1 层叠流道模型

Fig.1 Model for laminated flow channel

图2 有限元网格模型

Fig.2 Model for finite element meshs

η_∞	η₀	λ	n
20	200 000	15	0.32

表1 NR流变参数

Tab.1 Rheological parameters of NR

K	n
7 801.1	0.525 08

表2 PP流变参数

Tab.2 Rheological parameters of PP

图3 黏度?剪切速率曲线

Fig.3 Viscosity?shear rate curve

图4 出口处材料速度分布

Fig.4 Velocity distribution of the material at the outlet

图5 材料的流动速率

Fig.5 Flow rate of the material

图6 出口截面处材料流动速率分布

Fig.6 Flow rate distribution of the material at the outlet section

图7 出口处材料黏度分布

Fig.7 Viscosity distribution of the material at outlet

图8 聚合物两相分布

Fig.8 Polymer two?phase distribution

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微纳层叠天然橡胶/聚丙烯两相挤出的数值模拟研究

Study on numerical simulation of two⁃phase extrusion for micro/nano⁃laminated natural rubber/polypropylene

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