Математическое моделирование процессов тепломассообмена при экструзии нелинейных полимерных композиций и экспериментальное исследование их свойств

Аннотация

Выполнены численные исследования процессов экструзии нагревостойких полимерных композиций Фторопласт-4МБ, Teflon FEP 345, Tefzel ETFE 280 и полиэфирэфиркетон PEEK 151G, обладающих уникальными эксплуатационными свойствами. В работе использовалась пространственная математическая модель процессов тепломассопереноса нелинейновязких полимерных сред в условиях фазового перехода в винтовом канале экструдера с учетом теплопроводности шнека. Реологические и теплофизические свойства перерабатываемых материалов были определены в результате проведения комплексных экспериментальных исследований. По результатам численных исследований были построены напорно-расходные характеристики, картины изменения формы пробки, температурного поля и компонент скорости в винтовом канале экструдера. Показано, что производительность экструдера может существенно зависеть от свойств перерабатываемого материала. Установлено, что при переработке высоковязких полимерных композиций Фторопласт-4МБ, Teflon FEP 345 практически во всем диапазоне изменения частоты вращения шнека экструдер работает в режиме охлаждения (в отличие от материалов PEEK и Tefzel), компенсируя избыток тепловой энергии, выделяющейся в результате диссипации. Отмечено, что численные исследования предоставляют дополнительные возможности по изучению процессов экструзии и могут использоваться как инструмент при разработке новых конструкций шнеков экструдеров и подборе рациональных технологических режимов переработки для новых полимерных композиций.