《微通道塑膠薄膜的擠出工藝與裝備的基礎研究》是依託浙江大學，由許忠斌擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：微通道塑膠薄膜的擠出工藝與裝備的基礎研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：許忠斌
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
採用特殊設計的安裝有流體夾帶器的縫隙口模，搭建研究微通道塑膠薄膜（MCF）擠出加工過程的實驗平台。通過系統實驗，獲得獨特結構的內含平行中空微米級直徑通道的塑膠薄膜，得出工藝參數和原料特性對MCF加工穩定性、製品形態尺寸和力學性能的影響規律。在MCF加工實驗基礎上，基於流變學、流體動力學、界面科學等理論，建立物理髮泡劑導入聚合物精密擠出微通道薄膜的理論模型，採用數值模擬手段，探索聚合物特性、物理髮泡劑流量、溫度、壓力與梯度等參數、以及機頭工作溫度、熔體拉伸長度、冷卻氣體流量、拉伸速率比、聚合物與發泡劑流體之間的粘度比、速率比、溫度差、壓力比等參數對微通道界面成型穩定性和界面內徑尺寸的影響規律。對比分析實驗和數值模擬結果，揭示物理髮泡劑流體導入聚合物熔體擠出形成連續有方向排列的微通道過程的界面形成、穩定性和尺寸變化機理。
結題摘要
微通道塑膠薄膜（MCF）作為一種低成本、有著獨特結構的新穎材料，在微型換熱器、微型反應器、感測器、膜分離、生物醫學以及包裝等諸多重要領域有廣泛套用前景。其研究工作首先由英國劍橋大學於2003年開始，並持續到現在。本項目提出了發泡劑注入塑膠擠出微通道成型新方法，突破了國外傳統的微通道加工工藝；設計製作了MCF擠出成型設備、輔助氣動系統、薄膜拉伸裝置以及軟體控制系統，建立了MCF擠出加工的實驗平台；研製成功目前國內唯一的一條小規模MCF生產線，並研製出國內第一個LLDPE微通道塑膠薄膜製品。LLDPE擠出製得的MCF，寬度20mm左右，厚度0.6-0.7mm左右，內部28條通道內徑為100-150µm。本方法實現了塑膠擠出成型沿著膜的長度方向排列平行中空微小通道的新方法，適用範圍廣，自動化程度高，操作簡單，微通道成型過程穩定，製品質量高。本項目開展了單孔、19孔和28孔MCF成型加工工藝實驗，系統地研究了工藝參數和原料特性對微通道界面形成、結構尺寸、穩定性及其力學性能的影響，工藝參數包括壓力、流量、溫度、熔體拉伸長度、拉伸速率比等，重點研究了注射氣體壓力對微通道結構尺寸和空隙率的影響。通過實驗和數值模擬分析，得到了單孔和28孔MCF的微通道尺寸與注射氣體壓力的關係，並建立了預測28微通道尺寸和薄膜空隙度的經驗公式；揭示了不同注射氣體壓力作用下MCF微通道結構的變化規律。研究表明，熔體內氣體壓力與熔體結構剛度之間力的平衡實現了微通道的穩定擠出成型。此外，建立了微通道成型過程的相關理論模型，採用數值模擬方法，開展交叉導流式、氣泡誘導式微混合以及周期電滲流主動微混合過程研究，探索機頭模腔內塑膠熔體與發泡介質的混合機理，深入研究微通道擠出成型連續有方向的微通道界面形成、穩定性和尺寸變化規律。本研究結合了薄膜、泡沫塑膠和中空纖維多方面技術，對於開發高性能MCF製品與高空隙度異型材，提高塑膠薄膜產品附加值、節約生產原料，豐富微結構塑膠製品成型加工理論，都有重要的科學意義和套用價值。
