经典的基于剪切流变的塑化输运过程动力学理论无法解决基于拉伸流变的塑化输运过程动力学问题。本课题研究了正应力场支配作用下的聚合物塑化输运过程中的质量、动量和能量传递行为,建立了叶片塑化加工中固体输送过程动力学模型、熔融塑化模型、熔体输运模型以及能耗模型,初步系统地建立了基于拉伸流变的聚合物塑化输运过程动力学模型。利用协同学方法研究了聚合物熔体的动力学性质,确定了系统的序参量以及控制变量,建立了具有序参量的动力学本构关系。利用自主研发的在线可视化的基于拉伸流变的高分子材料叶片塑化挤出实验装置对理论研究结果进行了对比分析,验证了理论模型的有效性。研究结果表明与传统的基于剪切流变的螺杆塑化输运过程不同,基于拉伸流变的聚合物叶片塑化输运方法使聚合物在加工过程的流动与变形受正应力场支配,具有正位移输运能力,塑化输运过程的热机械历程短、塑化输运能耗低、物料适应性广。课题研究成果为拉伸流变控制的聚合物叶片塑化输运设备的设计以及应用提供了定量理论依据。这不仅对于指导基于拉伸流变的聚合物塑化输运设备的研制和应用具有重要意义,同时对于丰富和发展非牛顿流体力学理论及应用也具有十分重要意义。
英文主题词elongational rheology; normal stress;plasticating and conveying; kinetics