聚乙烯熔體黏彈性流變行為數值模擬和實驗研究.pdf

1、隨著計算機技術的快速發(fā)展，計算機輔助設計(CAD)和有限元方法(FEM)被廣泛用來研究聚合物流體的復雜黏彈性流變行為和復雜流道的設計。因此，本研究將借助數值模擬這一強大工具來研究聚乙烯熔體在不同流道中的復雜黏彈性流變行為，為發(fā)展新的本構理論和指導高分子材料的成型加工提供科學依據。另外，使用雙筒毛細管流變儀研究聚乙烯熔體的不穩(wěn)定流動現象，進而探索其產生機理。
　　一方面，本研究主要運用基于Pom-Pom分子理論的黏彈性本構模型(DC

2、PP和S-MDCPP)研究聚乙烯熔體通過三種不同流道（平面收縮流道、圓柱繞流道和十字交叉流道）的復雜黏彈性流變行為，其中DCPP模型的預測結果是使用Polyflow軟件獲得的，而S-MDCPP模型則用自己編制的程序進行計算。在數值計算過程中，基于有限增量微積分(FIC)過程得到壓力穩(wěn)定的迭代分步算法框架下，用等低階插值單元求解流場的速度-壓力-應力;為了解決本構方程的對流占優(yōu)問題，我們使用了DEVSS/SU技術。
　　(1)通過比

3、較三種不同流道的數值結果和Verbeeten報道的實驗結果得出:上述兩種本構模型均能較好地描述LDPE熔體的復雜黏彈性流變行為，但S-MDCPP模型的預測結果與實驗結果吻合較好，要優(yōu)于DCPP模型。隨后，討論了Weissenberg數和S-MDCPP模型中本構參數（q、r和ξ）對LDPE熔體復雜流變行為的影響。
　　(2)在十字交叉黏彈流的分析中，建立了支化高分子主鏈拉伸與宏觀流動時間的定量數學模型，將微觀分子的主鏈拉伸和宏觀的流

4、場流動時間以及分子的本征拉伸松弛時間關聯起來，有助于定量分析大分子的拉伸行為和松弛機理。
　　另一方面，熔體的不穩(wěn)定流動現象不僅影響制品的使用性能，還降低產品的生產效率。聚合物的微觀結構決定其性能，不同的聚乙烯熔體表現出不同的不穩(wěn)定流動現象，如LLDPE熔體的表觀形貌表現出:光滑區(qū)→“鯊魚皮”→“螺紋”狀→“粘-滑”轉變區(qū)→第二擠出光滑區(qū)→熔體破裂;而LDPE熔體的表觀形貌則表現出:光滑區(qū)→“粘-滑”轉變區(qū)→熔體破裂。結果表明:與