TPU胶片挤出仿真及壁面滑移研究
发布时间：2022-11-08 21:25
热塑性聚氨酯弹性体（TPU）胶片作为新型复合玻璃夹层材料具有越来越显著的优势及越发广泛的应用领域。与传统聚乙烯醇缩丁醛（PVB）夹层材料相比,TPU胶片的温度适应性更强,在低温环境下依旧能保持与玻璃良好的粘接性能;此外,TPU胶片不仅能与无机玻璃进行粘接,与有机玻璃之间同样存在较好的粘接性,这对于复合玻璃的轻量化具有重要意义。但由于TPU胶片在成型过程中容易产生挤出不均匀的现象,产品质量难以控制,造成了胶片价格较高且大规模应用受到一定限制,因此在制备TPU胶片的过程中保证加工流场的均匀性进而保证胶片产品质量具有显著的现实意义和巨大的潜在经济效益。本文采用Polyflow模流分析软件对TPU胶片在衣架式机头内的流动过程进行仿真,分析了不同温度、不同产量下衣架式机头内压力场、速度场的分布并重点关注流场的均匀性。系统研究了机头内歧管半径、歧管张角、扇形区厚度等关键结构参数对流场均匀性的影响,深入分析了均匀性对不同结构参数的敏感度。由于TPU具有线性分子链结构,在挤出过程中更容易出现壁面滑移现象,因此本文在壁面无滑移分析的基础上探究了壁面滑移对TPU胶片挤出过程的影响,利用实际测量的机头压力降...
【文章页数】：115 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
主要物理量名称及符号表
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 TPU胶片制备现状
1.3 挤出工艺仿真研究进展
1.3.1 等温工艺仿真
1.3.2 不等温工艺仿真
1.4 机头结构仿真研究进展
1.5 壁面滑移研究进展
1.5.1 壁面滑移理论
1.5.2 壁面滑移实验研究
1.5.3 壁面滑移仿真研究
1.6 本文研究内容和意义
1.6.1 研究内容
1.6.2 研究意义
1.7 本章小结
第二章 工艺参数对挤出过程的影响
2.1 引言
2.2 TPU基本性能测试分析
2.2.1 实验原料及仪器设备
2.2.2 性能测试与表征方法
2.2.3 TPU的热稳定性分析
2.2.4 TPU的流变性能分析
2.2.5 TPU熔体本构方程
2.3 衣架式机头中TPU熔体流动的模拟仿真
2.3.1 衣架式机头模型
2.3.2 网格划分与边界条件
2.4 温度对衣架式机头中TPU熔体流动的影响
2.4.1 温度对TPU熔体压力场均匀性的影响
2.4.2 温度对TPU熔体速度场均匀性的影响
2.5 产量对衣架式机头中TPU熔体流动的影响
2.5.1 产量对TPU熔体压力场均匀性的影响
2.5.2 产量对TPU熔体速度场均匀性的影响
2.6 本章小结
第三章 衣架式机头几何尺寸对挤出过程的影响
3.1 引言
3.2 歧管半径对衣架式机头中TPU熔体流动的影响
3.2.1 改变歧管半径的衣架式机头模型
3.2.2 歧管半径对TPU熔体压力场均匀性的影响
3.2.3 歧管半径对TPU熔体速度场均匀性的影响
3.3 歧管张角对衣架式机头中TPU熔体流动的影响
3.3.1 改变歧管张角的衣架式机头模型
3.3.2 歧管张角对TPU熔体压力场均匀性的影响
3.3.3 歧管张角对TPU熔体速度场均匀性的影响
3.4 扇形区厚度对衣架式机头中TPU熔体流动的影响
3.4.1 改变扇形区厚度的衣架式机头模型
3.4.2 扇形区厚度对TPU熔体压力场均匀性的影响
3.4.3 扇形区厚度对TPU熔体速度场均匀性的影响
3.5 机头出口速度均匀性对几何结构变化的敏感度
3.6 本章小结
第四章 壁面滑移对挤出过程的影响
4.1 引言
4.2 壁面滑移程度对衣架式机头中TPU熔体流动的影响
4.2.1 广义Navier滑移模型
4.2.2 本构方程和边界条件
4.2.3 壁面滑移程度对TPU熔体压力场均匀性的影响
4.2.4 壁面滑移程度对TPU熔体速度场均匀性的影响
4.3 不同工艺下壁面滑移变化规律探究
4.3.1 不同温度下壁面滑移变化规律
4.3.2 不同产量下壁面滑移变化规律
4.4 有滑移条件下歧管张角对速度均匀性的影响
4.5 本章小结
第五章 TPU胶片挤出实验验证
5.1 引言
5.2 TPU胶片制备及测试
5.3 机头压力降验证
5.4 胶片厚度均匀性验证
5.5 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]TPU薄膜技术与市场分析[J]. 闫东雨. 信息记录材料. 2019(11)
[2]聚酯型聚氨酯薄膜的制备及性能研究[J]. 张凌昊,江贵长,张德浩,李菲,赵忆鑫. 包装工程. 2019(19)
[3]夹层玻璃PVB黄变缺陷的原因分析及解决方案[J]. 吴欢欢. 资源信息与工程. 2019(01)
[4]基于壁面滑移的薄壁注塑流动三维数值模拟[J]. 柳和生,江青松,王都阳,赖家美,黄兴元. 高分子材料科学与工程. 2018(06)
[5]基于Polyflow的塑料流延模具设计与仿真分析[J]. 孙全颖,曲汐研. 塑料科技. 2018(03)
[6]挤出机头流道的有限元模拟和优化[J]. 贾辉,张礼华,邱建成. 塑料科技. 2018(03)
[7]超声辅助微注塑成型中熔体壁面滑移行为的研究[J]. 高山,仇中军,马壮. 应用基础与工程科学学报. 2017(05)
[8]不同聚合物熔体壁面滑移的试验研究[J]. 孙秀伟. 中国塑料. 2017(09)
[9]PVB夹层玻璃的失效扩展[J]. 苟瑞君,张少华. 材料科学与工程学报. 2017(04)
[10]3D打印过程微流道尺度效应建模与数值模拟[J]. 陈从平,王小云,黄杰光,李波. 系统仿真学报. 2017(06)
硕士论文
[1]EVA补强硅橡胶复合材料热黏弹性能表征[D]. 井龙.北京化工大学 2018
[2]SIS的壁滑及其填充体系的粘弹特性研究[D]. 田冠楠.青岛科技大学 2018
[3]石墨烯改性聚氨酯薄膜的制备与性能研究[D]. 肖玉麟.福建师范大学 2018
[4]轮胎胎面胶料共挤出成型仿真[D]. 胡珊斓.北京化工大学 2017
[5]衣架式ABS模头的挤出模拟及其结构改进[D]. 王军.华东理工大学 2017
[6]纺丝成形过程中聚合物熔体壁面滑移的研究[D]. 汪春.东华大学 2016
[7]复合防护玻璃制备、改性及其性能研究[D]. 姚忠华.浙江大学 2016
[8]超薄汽车防护玻璃面板增强及性能研究[D]. 尤增宇.浙江大学 2015
[9]热塑性聚氨酯弹性体的制备及其流延膜的加工研究[D]. 刘勇.北京化工大学 2014
[10]宽幅流涎平缝模头三维流固耦合数值模拟[D]. 李慧.华南理工大学 2013
本文编号：3704586
【文章页数】：115 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
主要物理量名称及符号表
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 TPU胶片制备现状
1.3 挤出工艺仿真研究进展
1.3.1 等温工艺仿真
1.3.2 不等温工艺仿真
1.4 机头结构仿真研究进展
1.5 壁面滑移研究进展
1.5.1 壁面滑移理论
1.5.2 壁面滑移实验研究
1.5.3 壁面滑移仿真研究
1.6 本文研究内容和意义
1.6.1 研究内容
1.6.2 研究意义
1.7 本章小结
第二章 工艺参数对挤出过程的影响
2.1 引言
2.2 TPU基本性能测试分析
2.2.1 实验原料及仪器设备
2.2.2 性能测试与表征方法
2.2.3 TPU的热稳定性分析
2.2.4 TPU的流变性能分析
2.2.5 TPU熔体本构方程
2.3 衣架式机头中TPU熔体流动的模拟仿真
2.3.1 衣架式机头模型
2.3.2 网格划分与边界条件
2.4 温度对衣架式机头中TPU熔体流动的影响
2.4.1 温度对TPU熔体压力场均匀性的影响
2.4.2 温度对TPU熔体速度场均匀性的影响
2.5 产量对衣架式机头中TPU熔体流动的影响
2.5.1 产量对TPU熔体压力场均匀性的影响
2.5.2 产量对TPU熔体速度场均匀性的影响
2.6 本章小结
第三章 衣架式机头几何尺寸对挤出过程的影响
3.1 引言
3.2 歧管半径对衣架式机头中TPU熔体流动的影响
3.2.1 改变歧管半径的衣架式机头模型
3.2.2 歧管半径对TPU熔体压力场均匀性的影响
3.2.3 歧管半径对TPU熔体速度场均匀性的影响
3.3 歧管张角对衣架式机头中TPU熔体流动的影响
3.3.1 改变歧管张角的衣架式机头模型
3.3.2 歧管张角对TPU熔体压力场均匀性的影响
3.3.3 歧管张角对TPU熔体速度场均匀性的影响
3.4 扇形区厚度对衣架式机头中TPU熔体流动的影响
3.4.1 改变扇形区厚度的衣架式机头模型
3.4.2 扇形区厚度对TPU熔体压力场均匀性的影响
3.4.3 扇形区厚度对TPU熔体速度场均匀性的影响
3.5 机头出口速度均匀性对几何结构变化的敏感度
3.6 本章小结
第四章 壁面滑移对挤出过程的影响
4.1 引言
4.2 壁面滑移程度对衣架式机头中TPU熔体流动的影响
4.2.1 广义Navier滑移模型
4.2.2 本构方程和边界条件
4.2.3 壁面滑移程度对TPU熔体压力场均匀性的影响
4.2.4 壁面滑移程度对TPU熔体速度场均匀性的影响
4.3 不同工艺下壁面滑移变化规律探究
4.3.1 不同温度下壁面滑移变化规律
4.3.2 不同产量下壁面滑移变化规律
4.4 有滑移条件下歧管张角对速度均匀性的影响
4.5 本章小结
第五章 TPU胶片挤出实验验证
5.1 引言
5.2 TPU胶片制备及测试
5.3 机头压力降验证
5.4 胶片厚度均匀性验证
5.5 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]TPU薄膜技术与市场分析[J]. 闫东雨. 信息记录材料. 2019(11)
[2]聚酯型聚氨酯薄膜的制备及性能研究[J]. 张凌昊,江贵长,张德浩,李菲,赵忆鑫. 包装工程. 2019(19)
[3]夹层玻璃PVB黄变缺陷的原因分析及解决方案[J]. 吴欢欢. 资源信息与工程. 2019(01)
[4]基于壁面滑移的薄壁注塑流动三维数值模拟[J]. 柳和生,江青松,王都阳,赖家美,黄兴元. 高分子材料科学与工程. 2018(06)
[5]基于Polyflow的塑料流延模具设计与仿真分析[J]. 孙全颖,曲汐研. 塑料科技. 2018(03)
[6]挤出机头流道的有限元模拟和优化[J]. 贾辉,张礼华,邱建成. 塑料科技. 2018(03)
[7]超声辅助微注塑成型中熔体壁面滑移行为的研究[J]. 高山,仇中军,马壮. 应用基础与工程科学学报. 2017(05)
[8]不同聚合物熔体壁面滑移的试验研究[J]. 孙秀伟. 中国塑料. 2017(09)
[9]PVB夹层玻璃的失效扩展[J]. 苟瑞君,张少华. 材料科学与工程学报. 2017(04)
[10]3D打印过程微流道尺度效应建模与数值模拟[J]. 陈从平,王小云,黄杰光,李波. 系统仿真学报. 2017(06)
硕士论文
[1]EVA补强硅橡胶复合材料热黏弹性能表征[D]. 井龙.北京化工大学 2018
[2]SIS的壁滑及其填充体系的粘弹特性研究[D]. 田冠楠.青岛科技大学 2018
[3]石墨烯改性聚氨酯薄膜的制备与性能研究[D]. 肖玉麟.福建师范大学 2018
[4]轮胎胎面胶料共挤出成型仿真[D]. 胡珊斓.北京化工大学 2017
[5]衣架式ABS模头的挤出模拟及其结构改进[D]. 王军.华东理工大学 2017
[6]纺丝成形过程中聚合物熔体壁面滑移的研究[D]. 汪春.东华大学 2016
[7]复合防护玻璃制备、改性及其性能研究[D]. 姚忠华.浙江大学 2016
[8]超薄汽车防护玻璃面板增强及性能研究[D]. 尤增宇.浙江大学 2015
[9]热塑性聚氨酯弹性体的制备及其流延膜的加工研究[D]. 刘勇.北京化工大学 2014
[10]宽幅流涎平缝模头三维流固耦合数值模拟[D]. 李慧.华南理工大学 2013
本文编号：3704586
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3704586.html
