材料物性参数对双层微管气体辅助共挤出胀大的影响

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2024.11.015

中国塑料 ›› 2024, Vol. 38 ›› Issue (11): 87-92.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.11.015

材料物性参数对双层微管气体辅助共挤出胀大的影响

肖兵¹, 刘彪¹, 陈天荣¹, 纪海波¹, 邓小珍¹(), 徐芳¹, 曾嘉航²

^1.南昌工程学院精密驱动与装备江西省重点实验室，南昌 330099
^2.南昌工程学院机械工程学院，南昌 330099

收稿日期:2024-04-19 出版日期:2024-11-26 发布日期:2024-11-21
通讯作者: 邓小珍（1977—），女，副教授，从事聚合物加工成型新技术、新方法研究，Pearl617@163.com
E-mail:Pearl617@163.com
基金资助:
江西省教育厅科学技术研究项目(GJJ190950);江西省2024年大学生创新创业训练计划（省级）(S202411319014);江西省自然科学基金面上项目(20202BABL204025);江西省2023年度研究生创新计划项目(YC2023?S999)

Effect of material physical parameters on gas⁃assisted coextrusion swelling for double⁃layer microtubule

XIAO Bing¹, LIU Biao¹, CHEN Tianrong¹, JI Haibo¹, DENG Xiaozhen¹(), XU Fang¹, ZENG Jiahang²

^1.Jiangxi Provincial Key Laboratory of Precision Drive and Equipment，Nanchang Institute of Technology，Nanchang 330099，China
^2.School of Mechanical Engineering，Nanchang Institute of Technology，Nanchang 330099，China

Received:2024-04-19 Online:2024-11-26 Published:2024-11-21
Contact: DENG Xiaozhen E-mail:Pearl617@163.com

摘要/Abstract

摘要：

建立了单腔双层微管的传统微共挤和气辅微共挤流动模型，采用数值模拟技术研究了零剪切黏度（ $η 0$ ）、松弛时间（ $λ$ ）、材料参数 $ε$ 和 $ξ$ 等对挤出胀大率的影响规律。结果表明，传统微共挤过程中，挤出胀大率受 $η 0$ 和 $λ$ 的影响较大，随着外层熔体 $η 0$ 增大，由29.15 %增大至43.77 %后趋于稳定；挤出胀大率受 $ε$ 和 $ξ$ 的影响较小，随着 $ε$ 和 $ξ$ 的增大略有减小，胀大率在37 %~39 % 区间变化。而气辅共挤过程中，当 $η 0$ 、 $λ$ 、 $ε$ 和 $ξ$ 变化时，挤出胀大率始终接近零，无明显胀大和变形现象。

关键词: 材料物性参数, 双层微管共挤, 气体辅助技术, 挤出胀大

Abstract:

In this study， the traditional micro⁃coextrusion and gas⁃assisted micro⁃coextrusion flow models were established for double⁃layered microtubules. The effects of zero shear viscosity （ $η 0$ ）， relaxation time （ $λ$ ）， and material parameters $ε$ and $ξ$ on the die swell rate were investigated by using a numerical simulation technology. The results indicated that the die swell rate was greatly affected by $η 0$ and $λ$ in the traditional micro⁃coextrusion process. With an increase in the outer melt viscosity， the die swell rate increased from 29.15 % to 43.77 % and then tended to be stable. The die swell rate was less affected by $ε$ and $ξ$ ， and it decreased slightly with an increase in $ε$ and $ξ$ . The die swell rate varied between 37 % and 39 %. However， in the gas assisted co⁃extrusion process， the die swell rate always approached zero when $η 0$ ， $λ$ ， $ε$ and $ξ$ changed， and there was no obvious swelling or deformation phenomenon.

Key words: material physical parameter, double?layer microtubule coextrusion, gas?assisted technology, die swell

中图分类号:

TQ320.66

肖兵, 刘彪, 陈天荣, 纪海波, 邓小珍, 徐芳, 曾嘉航. 材料物性参数对双层微管气体辅助共挤出胀大的影响[J]. 中国塑料, 2024, 38(11): 87-92.

XIAO Bing, LIU Biao, CHEN Tianrong, JI Haibo, DENG Xiaozhen, XU Fang, ZENG Jiahang. Effect of material physical parameters on gas⁃assisted coextrusion swelling for double⁃layer microtubule[J]. China Plastics, 2024, 38(11): 87-92.

图/表 17

图1 双层空心微管二维结构及尺寸

Fig.1 2D structure and dimensions of the double⁃layer hollow microtubule

图2 双层空心微管有限元网格

Fig.2 Finite element meshes of the double⁃layer hollow microtubule

	$η 0$ /Pa·s	$λ$ /s	$ε$	$ξ$	$η r$
PP	4 688	0.15	0.18	0.30	0.12
PS	2 700	0.20	0.23	0.18	0.12

	$η 0$ /Pa·s	$λ$ /s	$ε$	$ξ$	$η r$
PP	4 688	0.15	0.18	0.30	0.12
PS	2 700	0.20	0.23	0.18	0.12

表1 熔体物性及PTT模型参数

Tab.1 Melt properties and PTT model parameters

表1 熔体物性及PTT模型参数

Tab.1 Melt properties and PTT model parameters

黏度	第1组	第2组	第3组	第4组
$η 0 A$	2 700	5 400	8 100	10 800
$η 0 B$	2 700	2 700	2 700	2 700

黏度	第1组	第2组	第3组	第4组
$η 0 A$	2 700	5 400	8 100	10 800
$η 0 B$	2 700	2 700	2 700	2 700

表2 2种聚合物熔体黏度组合 (Pa·s)

Tab.2 Viscosity combination of the two polymer melt

表2 2种聚合物熔体黏度组合 (Pa·s)

Tab.2 Viscosity combination of the two polymer melt

图3 熔体黏度对微管挤出胀大率的影响

Fig.3 Effect of melt viscosity on the microtubule swell ratio

图4 熔体黏度对νx 影响

Fig.4 Effect of melt viscosity on νx

松弛时间	第1组	第2组	第3组	第4组
$λ A$	0.1	0.2	0.4	0.6
$λ B$	0.2	0.2	0.2	0.2

松弛时间	第1组	第2组	第3组	第4组
$λ A$	0.1	0.2	0.4	0.6
$λ B$	0.2	0.2	0.2	0.2

表3 内外层熔体的松弛时间组合 (s)

Tab.3 Relaxation time combination of the inner and outer melt

表3 内外层熔体的松弛时间组合 (s)

Tab.3 Relaxation time combination of the inner and outer melt

图5 松弛时间对微管挤出胀大率的影响

Fig.5 Effect of relaxation time on microtubule swell ratio

图6 熔体松弛时间对νx分布的影响

Fig.6 Effect of relaxation time on νx distribution

参数	第1组	第2组	第3组	第4组
$ε A$	0.12	0.23	0.46	0.69
$ε B$	0.23	0.23	0.23	0.23

参数	第1组	第2组	第3组	第4组
$ε A$	0.12	0.23	0.46	0.69
$ε B$	0.23	0.23	0.23	0.23

表4 内外层熔体的材料参数ε组合

Tab.4 Combination of material parameters ε of the inner and outer layer melt

表4 内外层熔体的材料参数ε组合

Tab.4 Combination of material parameters ε of the inner and outer layer melt

参数	第1组	第2组	第3组	第4组
$ε A$	0.09	0.18	0.36	0.54
$ε B$	0.18	0.18	0.18	0.18

参数	第1组	第2组	第3组	第4组
$ε A$	0.09	0.18	0.36	0.54
$ε B$	0.18	0.18	0.18	0.18

表5 内外层熔体的材料参数ξ组合

Tab.5 Combination of material parameters ξ of the inner and outer layer melt

表5 内外层熔体的材料参数ξ组合

Tab.5 Combination of material parameters ξ of the inner and outer layer melt

图7 ε对微管挤出胀大率的影响

Fig.7 Effect of ε on swell ratio of the microtubule

图8 ε对熔体外层外表面νx分布的影响

Fig.8 Effect of ε on νx distribution on the outer melt wall

图9 ε对熔体层间界面νx分布的影响

Fig.9 Effect of ε on νx distribution on the melt interface

图10 材料参数ε对内外层熔体挤出胀大率的影响

Fig.10 Effect of ε on the inner and outer melt swell ratio

图11 材料参数ξ对微管挤出胀大率的影响

Fig.11 Effect of material parameters ξ on the microtubule swell ratio

图12 ξ对熔体层间界面νx 分布的影响

Fig.12 Effect of ξ on νx distribution on the melt interface

参考文献 15

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