造紙涂層材料自滲吸行為機(jī)制及理論建模研究.pdf

1、瞎壓料技大學(xué)論文題目：造紙涂層材料自滲吸行為機(jī)制及理論建模研究學(xué)科門類：工學(xué)一級(jí)學(xué)科：輕工技術(shù)與工程培養(yǎng)單位：輕工與能源學(xué)院博士生：劉國(guó)棟導(dǎo)師：張美云教授2014年1O月造紙涂層材料自滲吸行為機(jī)制及理論建模研究摘要油墨等流體在紙張涂層中的傳輸直接由涂層本身的滲吸性能所決定。很多印刷質(zhì)量問(wèn)題，如墨斑、色彩的均勻性、洇色等都與涂層材料的滲吸特性有重要關(guān)系。由于涂層材料是一種典型的無(wú)規(guī)、無(wú)序多孔材料，給滲吸性能的研究和表征帶來(lái)了很多技術(shù)難題，

2、尤其對(duì)于一些違背常理的滲吸實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，無(wú)法用傳統(tǒng)經(jīng)典的理論模型去解釋，也無(wú)法揭示產(chǎn)生這些滲吸實(shí)驗(yàn)行為的內(nèi)在機(jī)制。因此本文結(jié)合現(xiàn)代分析測(cè)量技術(shù)，基于滲吸實(shí)驗(yàn)測(cè)量的基礎(chǔ)上，通過(guò)科學(xué)定義，理論推導(dǎo)的方式，探討了涂層材料的滲吸潤(rùn)濕行為機(jī)制及滲吸力學(xué)系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，考慮了材料內(nèi)部粗糙孔墻對(duì)滲吸過(guò)程的積極作用及影響，提出了基于滲吸實(shí)驗(yàn)的涂層材料潤(rùn)濕、滲吸行為機(jī)制，建立了具有粗糙表面的等效毛細(xì)管模型、潤(rùn)濕接觸線長(zhǎng)度的滲吸模型和分形結(jié)構(gòu)的滲吸模型，并考

3、察和驗(yàn)證了模型與實(shí)驗(yàn)的匹配，主要的研究工作如下：(1)考慮到經(jīng)典的慣性力機(jī)制、Bosanquet機(jī)制和LucasWashburn機(jī)制在涂層滲吸中的應(yīng)用，從理論推導(dǎo)和Matlab實(shí)驗(yàn)?zāi)M兩方面，分析探討了三種經(jīng)典滲吸機(jī)制的力學(xué)行為和相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系。利用滲吸重量測(cè)量法對(duì)造紙涂層材料的滲吸特性進(jìn)行測(cè)量，并通過(guò)滲吸量(滲吸體積)和滲吸時(shí)間、滲吸量和滲吸根時(shí)間(4t)兩種時(shí)間標(biāo)度對(duì)滲吸實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了描述，證明了滲吸初期具有慣性力滲吸機(jī)制的線性關(guān)系

4、特征，也證明了在滲吸根時(shí)間(4t)的標(biāo)度下，經(jīng)典滲吸模型時(shí)間標(biāo)度05的函數(shù)關(guān)系。通過(guò)滲吸根時(shí)間(4t)標(biāo)度下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了滲吸實(shí)驗(yàn)分區(qū)現(xiàn)象，并提出了造成滲吸分區(qū)的理論假說(shuō)：在涂層材料的滲吸過(guò)程中，材料內(nèi)部粗糙孔墻表面的形貌改變了潤(rùn)濕行為，潤(rùn)濕力，最終形成了實(shí)驗(yàn)初始滲吸和后期滲吸的兩個(gè)重要階段，因此粗糙表面對(duì)滲吸潤(rùn)濕過(guò)程有著重要的影響。(2)從粗糙表面潤(rùn)濕行為的角度，通過(guò)潤(rùn)濕液膜形成的過(guò)程及半潤(rùn)濕形式復(fù)合表面的潤(rùn)濕行為，分析了液膜形成