聚合物熔体流变特性及其对纺丝组件内流场的影响

测定了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、常压阳离子染料可染聚合物(ECDP)熔体的流变特性;通过计算流体力学方法对纺丝组件内的流场进行模拟,并利用粒子图像测速(PIV)实验验证了数值模拟的准确性;通过建立的数值模拟方法研究了聚合物熔体的流变特性对纺丝组件内流场的影响。结果表明：在270～290℃的温度范围内,PET和ECDP的流变指数n均随着温度的升高而增大并接近1,聚合物熔体的黏度随着剪切速率的增大而减小;流体的稠度系数K对纺丝组件内的速度场几乎无影响,但对压力分布影响较大,入口压力随着K的增大而增大;流变指数n对纺丝组件内的压力与速度分布有影响,入口压力和入口流速随着流变指数的增大而增大;流体在砂腔内的流速较小但分布较为均匀,在砂腔上游,流变指数越大,流体流速越大;聚合物熔体在喷丝板外圈的喷丝孔之间形成滞留区,并且流变指数越大,滞留区越小,喷丝孔内外圈的流量分配越均匀。     

料筒温度对超声塑化微制件充填质量的影响

为研究料筒温度对超声塑化微制件充填质量的影响,采用瞬态热分析法研究不同料筒温度下超声塑化过程聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)温度场升温特性,并结合单因素实验法研究料筒温度对超声塑化微拉伸试验件充填率、充填长度、溢料现象的影响规律。研究结果表明:提高料筒温度可明显缩短聚合物达到黏流温度所需的时间,提高聚合物熔体的最高温度,从而提高超声塑化微制件充填质量;当料筒温度为100℃时,聚合物颗粒完全熔融,制件充填率提高12.20%,制件长度提高16.00%,无明显烧焦及溢料现象;当料筒温度提高至180℃时,充填质量出现小幅度下降,制件出现烧黑与溢料现象。     

不同口模直径下聚合物熔体流变特性试验研究

采用双料筒毛细管流变仪,研究了口模直径从1.5 mm减小到0.5 mm时聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯(PP)和高密度聚乙烯(HDPE)4种聚合物熔体的流变特性,并讨论了在口模直径为0.5 mm条件下温度对熔体剪切粘度、温度和剪切速率对熔体非牛顿指数的影响.试验结果表明,在剪切速率102～104s-1,4种聚合物熔体的剪切粘度均随剪切速率的提高而减小.PS和PMMA熔体的剪切粘度随着口模直径的减小而增大,PP和HDPE熔体的剪切粘度随着口模直径的减小而减小.随着剪切速率的提高,不同口模直径下熔体剪切粘度的差异逐渐缩小.在口模直径为0.5 mm的条件下,4种聚合物熔体的剪切粘度对温度的依赖性符合Arrhenius方程;熔体的非牛顿指数随着温度的升高而增大,随着剪切速率的提高而减小.     

新型水泥干法窑筒体腐蚀与防腐的研究

通过对国内新型水泥干法窑筒体腐蚀现象分析及实验室的模拟实验，认为，硫、氯、碱是筒体腐蚀的主要因素，进行筒体涂层，可以抑制筒体腐蚀。     

熔体微分静电纺丝纳米纤维高效绿色制备技术

纳米纤维在生物医疗、高效过滤及生化防护等领域有着广泛的应用前景。静电纺丝被学术界及工业界认为是最具产业化制备纳米纤维的前景技术之一,其中熔体静电纺丝无需使用溶剂,相比溶液静电纺丝,避免了有毒溶剂残留、回收及处理等问题,是聚合物纳米纤维绿色制造的发展方向。然而,受到装备复杂、工艺滞后的影响,熔体静电纺丝始终未能突破纤维细化难、制备效率低的瓶颈。为此,团队创新提出了熔体微分静电纺丝新方法,经过十余年探索,围绕其工艺、装备、材料及应用等进行了系统的研究,率先实现了500 nm范围内熔体电纺纳米纤维的工业化制备,并建立了世界上第一套熔体微分静电纺丝纳米纤维工业化生产线。本文将从熔体微分静电纺丝的机理、关键技术、纳米纤维批量绿色制造及应用三个方面介绍熔体微分静电纺丝的研究成果及最新进展。     

活性涂层泡沫陶瓷过滤铝熔体

将一种能够抵抗铝熔体腐蚀的非晶玻璃釉涂覆在不同孔径的泡沫陶瓷上用于过滤铝熔体。通过扫描电镜、电感耦合等离子发射光谱、金相显微镜和图像分析软件对拉伸试样进行了观测与分析。结果表明，相对于未经过滤的拉伸试样，过滤后拉伸试样的裂纹和韧窝明显细小且均匀；过滤前后拉伸试样的抗拉强度基本没有变化，伸长率提高15％；过滤前后拉伸试样的成分基本没有变化；过滤后的拉伸试样中夹杂物的数量明显比未经过滤的拉伸试样少，尺寸在7μm左右。所以，活性涂层陶瓷能够有效地捕获铝熔体中的夹杂物。     

聚合物新型混合分散装置塑化过程模拟分析

对一种聚合物叶片注塑成型机的混合分散装置进行了三维建模,采用Polyflow软件对其屏障混炼单元中聚合物流体的流动状态进行了三维等温数值模拟,通过网格重叠技术对流体区域进行网格划分,用软件设定装置的运动边界条件,分析了能反映装置混合分散效果的参数,如速度矢量、剪切速率、混合指数等．结果显示：新型混合分散的出料槽中存在的涡流现象,有利于聚合物熔体的塑化混合,在邻近出料槽区域,熔体和出料槽挤压、拉伸作用最强,而在转子与料筒的中间部位则存在较强的拉伸流场．     

大型氨合成塔简体设计对比分析

合成氨工业的快速发展导致其核心设备氨合成塔的容器直径、壁厚及重量不断增加，本文针对现有的几种设备筒体结构(筒节锻焊式、厚板卷焊式、层板包扎式、热套式和扁平绕带式)进行设计对比分析得出：扁平绕带式筒体结构更适合容器大型化发展要求。     

熔体静电纺丝技术研究进展

熔体静电纺丝技术作为一种不使用溶剂的超细纤维绿色制备工艺，在高性能无纺布、生物医药和高效过滤等方面有着广泛的应用。本文简单回顾了熔体静电纺丝研究历史，阐述了熔体静电纺丝工艺特点，综述了近年来熔体静电纺丝工艺、材料、装置及应用新进展，介绍了笔者团队熔体微分静电纺丝技术，并在最后提出几点对未来熔体静电纺丝研究重点的看法。通过本文，以期增进对超细纤维绿色制造新理论、新方法和新装备的认识。     

大型筒体-尾喷管位姿建模与精确装配方法

针对大型筒体-尾喷管对接装配的现场特点及安全性要求，为提高其装配精度及效率，提出一种基于关键位姿矢量及LD－PSD多参量在线检测反馈的精确装配新方法.利用跟踪仪获取标定块上标记点的实际坐标，依据其理论坐标和实测坐标的偏差建立最小二乘矩阵模型， 利用SVD法实现测量坐标系与全局坐标系空间配准.跟踪仪获取喷管、筒体关键点坐标，利用最小二乘及霍夫变换建立喷管、筒体当前位姿模型.研制六自由度装配设备，基于位姿矢量反解喷管位姿调整参量，完成姿态预调整.启动LD－PSD在线反馈系统，规划微调整路径，对喷管位姿多次纠偏以满足给定装配精度要求.在某动力厂的试验表明:装配过程平稳、高效，实现了筒体-尾喷管的精准对接.     

用于纺丝成网非织造布的聚合物熔体性能研究

运用纺丝法(Rheotens)和纯拉伸法(RME)研究分析两种聚合物PPU1780F1及NX50081的熔体拉伸流动性能。从熔体拉伸时瞬时拉伸粘度与应变、应变率的关系以及温度的影响,观察聚合物熔体拉伸变化规律。实验结果表明:聚合物熔体受力、拉伸粘度随应变、应变率和温度而改变。PPU1780F1拉伸粘度高,最大应变、应变率明显高于NX50081,适用于纺丝成网非织造布。而NX50081拉伸粘度低,不宜过多拉伸,可选作为注塑模压成型制品的原料。     

冷却单螺杆内聚合物熔体传热模型

基于聚合物熔体在冷却单螺杆内传热,引入平均温度表征螺槽深度方向的熔体温度变化,将黏性生热简化为内热源,建立聚合物熔体传热理论分析模型;基于模型分析了冷却单螺杆的结构参数与工艺参数对聚合物熔体冷却过程的影响规律,并通过计算流体动力学（CFD）模拟验证模型的准确性。结果表明,当螺槽深度为5~9 mm、螺纹升角为30°~50°时,通过增大螺槽深度和螺纹升角,同时降低螺杆转速和减少产量,能够有效增强冷却单螺杆内聚合物熔体的冷却效果,此时模型能够满足冷却单螺杆内聚合物熔体的降温需求。数值模拟值与模型计算值的最大相对误差为1.21%,表明聚合物熔体传热模型能够预测冷却单螺杆内聚合物熔体的冷却过程,可以为串联挤出发泡系统中冷却单螺杆的设计提供一定的理论参考。     

不同收缩口模中聚合物熔体流变行为的数值模拟

挤出成型是聚合物加工工业中的一种重要成型方法。在挤出成型过程中，聚合物熔体在收缩口附近容易出现应力集中现象，从而导致最终制件的表面缺陷。以最终消除或减小表面缺陷为目的，基于数值模拟的方法，主要研究了口模的收缩外形对聚合物熔体流变行为的影响，包括具有不同收缩长度的V-型收缩口以及喇叭型收缩口。采用Rolie-Poly模型刻画聚苯乙烯熔体在4?1收缩流中的应力-应变关系，基于有限体积法及SIMPLE算法模拟了不同收缩长度条件下，聚苯乙烯熔体在V-型收缩口模以及喇叭型收缩口模中的主应力差、第一法向应力差、伸展率和速率。数值结果表明：V-型收缩口、喇叭型收缩口以及收缩长度的增大，都能有效改善收缩流中的应力集中现象，在收缩长度相同的条件下，喇叭型收缩口模具有更好的效果。     

主蒸汽系统疏水贮罐设备筒体冷压成形工艺试验研究

通过Φ458×25mm厚壁小直径筒体冷压成形的工艺评定试验,验证了厚壁小直径筒体在油压机上冷压成形一条纵焊缝是可行的,并将其成功地运用于秦山核电厂扩建项目(方家山核电工程)设备之一——主蒸汽系统疏水贮罐设备筒体的制造中。提出了冷压成形胎具的具体设计方案和筒体冷压成形过程中应注意的工艺难点。解决了厚壁小直径筒体不能在卷板机上成形的工艺难题,通过工装设计有效地扩大了液压机的筒体成形方面的应用范围。     

聚合物熔体振动挤出过程的瞬态网络结构模型

运用瞬态网络结构原理建立了一个适合于挤出流动方向上平行叠加振动力场后聚合物熔体的非仿射网络结构本构方程，从理论上分析了振动参数对聚合物熔体剪切应力的影响，并将理论值与实验值进行比较，取得了较好的一致性，同时，研究表明，随着应变振幅和频率的增加，LDPE（低密度聚乙烯）熔体的缠结密度减少，剪切应力振幅增加。     

大型氨合成塔筒体设计对比分析

合成氨工业的快速发展导致其核心设备氨合成塔的容器直径、壁厚及重量不断增加,本文针对现有的几种设备筒体结构(筒节锻焊式、厚板卷焊式、层板包扎式、热套式和扁平绕带式)进行设计对比分析得出:扁平绕带式筒体结构更适合容器大型化发展要求。     

解钩风缸组装工艺性研究及优化设计

解钩风缸是动车组用密接式全自动车钩的重要装置,主要用于密接式全自动车钩的自动解编。在解钩风缸国产化过程中发现按图纸加工的缸筒组件和活塞组件组装时容易产生卡死现象,造成解钩风缸无法组装。本文通过研究解钩风缸缸筒组件和活塞组件组装过程中的几何关系,得到活塞组件与缸筒组件顺利组装的条件,使活塞组件顺利装入缸筒组件。该方法在生产实践中取得了良好的效果,可作为设计和校核此类产品的一种方法。     

振动作用下单螺杆挤出机内聚合物熔体的流动

提出了一种求解二维耦合流场的有限差分数值模拟新方法，避免了求解压力Poisson方程。对振动力场作用下聚合物熔体在单螺杆挤出机螺槽内的流场进行了数值计算，得到了不同时刻螺槽内聚合物熔体的流动速度与剪切应力分布。结果表明，振动将导致螺槽内聚合物熔体的流动速度与剪切应力周期性变化，当振动扰动系数较大时，螺槽展开方向甚至会出现瞬时压力反流．最后，通过剪切应力的分布曲线证明本研究所得结果的正确性。     

挤塑机挤出熔体的粘度建模

聚合物的挤压生产中粘度被认为是评价挤出熔体质量的最好指标，但由于缺乏相应的传感器，很难设计其反馈控制系统。本文在研究聚合物粘度测量方法的基础上，提出利用快速前向回归建模方法和柱子群优化算法构造熔体粘度的径向基网络模型。实验结果表明所建模型能准确反映粘度跟踪粘度值，简单结构使其容易推广到其它聚合物挤压过程。     

回转窑简体温度红外扫描与状态预报系统研究

针对烧结法生产氧化铝工艺过程中回转窑窑皮形状复杂与筒体测温难的特点，采用红外线测温与数字滤波补偿技术相结合，开发出回转窑筒体温度红外线扫描和状态预报系统孩系统在测量回转窑筒体表面温度及其变化的基础上，通过基于模糊协方差矩阵的聚类算法。在线仿真出窑内村与窑皮的形状及厚度，发出相应的状态预报信号，有效地改善了窑的操作，提高了设备的运转率，降低了生产成本，并为回转窑的自动控制提供参考．图2，参12．