復(fù)合紡絲擠出脹大過(guò)程的力學(xué)模型及機(jī)理的研究.pdf

1、我國(guó)是世界最大的紡織品生產(chǎn)和出口大國(guó)，紡織纖維加工量占世界總量的35％以上。國(guó)家把“紡織業(yè)振興規(guī)劃”提到了關(guān)乎國(guó)計(jì)民生的高度。然而，我國(guó)化纖行業(yè)在差別化纖維、復(fù)合纖維等方面的技術(shù)與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家還有一定差距，導(dǎo)致產(chǎn)品的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)，根本原因還是在于相關(guān)基礎(chǔ)研究薄弱的問(wèn)題。聚合物熔體紡絲的擠出脹大機(jī)理對(duì)纖維成型及性能具有很大影響。由于多組分紡絲過(guò)程相界的邊界條件、牽伸速率、冷卻傳熱等因素的影響，使多組分熔體在擠出過(guò)程中更加復(fù)雜，成為多組分

2、熔體共擠出的研究重點(diǎn)。
　　 在紡絲過(guò)程中，擠出脹大對(duì)纖維截面的形狀和尺寸起著重要作用，而擠出脹大比的大小受噴絲微孔的幾何尺寸(如入口角、長(zhǎng)徑比、擠出速率等)的影響。
　　 本課題以高聚物流變學(xué)為理論基礎(chǔ)，對(duì)非牛頓流體的共擠出流動(dòng)過(guò)程的有限元模擬技術(shù)進(jìn)行了研究，主要研究了在不同的微孔入口角、不同的微孔長(zhǎng)徑比及不同的拉伸速率下，多組分熔體從圓形噴絲微孔中共擠出時(shí)的擠出脹大現(xiàn)象的規(guī)律。本課題基于Polyflow流體動(dòng)力學(xué)軟件

3、模擬了不同微孔結(jié)構(gòu)及不同流量比下，多組分熔體共擠出時(shí)的界面的偏移情況。
　　 本文首先介紹了紡絲熔體在流動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)的彈性行為以及產(chǎn)生這些行為的理論依據(jù)，并重點(diǎn)介紹了這些彈性行為中的擠出脹大現(xiàn)象，該現(xiàn)象對(duì)纖維性能具有很重要的影響，利用幾何分析法推導(dǎo)了復(fù)合熔體共擠出時(shí)的速度分布，從而導(dǎo)出復(fù)合共擠出的擠出脹大比；然后根據(jù)共擠出成型的特點(diǎn)，基于聚合物流變學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)的理論基礎(chǔ)，經(jīng)過(guò)合理的假設(shè)，建立了描述粘彈性聚合物熔體傳統(tǒng)共擠出成型

4、的三維粘彈性理論模型，結(jié)合流體動(dòng)力學(xué)的有限元算法，用Polyflow軟件模擬了在不同紡絲條件下熔體共擠出時(shí)的流動(dòng)情況。模擬結(jié)果表明：各組分熔體流量的變化對(duì)共擠出物的截面有重要影響；口模的結(jié)構(gòu)變化對(duì)共擠出脹大有一定的影響，當(dāng)長(zhǎng)徑比較小時(shí)，入口角的大小對(duì)擠出脹大有一定的影響，而隨著微孔的長(zhǎng)徑比的增加，入口角的大小對(duì)擠出脹大比的影響變得很不明顯，即入口角對(duì)擠出脹大的影響隨著長(zhǎng)徑比的增大而逐漸消失；隨拉伸速率的增加，熔體沿?cái)D出方向的速度梯度也會(huì)