УДК:536.21+539.3
2016
Страницы: 149-158

Тепловые эффекты при перемешивании полимеров, наполненных короткими волокнами

Аннотация:

Процесс перемешивания наполненных полимерных систем требует больших затрат энергии. Механическая энергия в условиях объёмной деформации превращается в тепло. Присутствие наполнителя приводит к тому, что разогрев происходит не только в объёме полимерного связующего, но и в окрестности поверхности наполнителя. Это может привести к значительному локальному перегреву и изменению свойств полимерной композиции за счёт термической деструкции у поверхности наполнителя и проявиться в изменении качественных показателей готового изделия. Кроме того, инструментальными методами измерить локальную температуру диссипативного разогрева практически невозможно. Поставлена и решена задача нестационарной теплопроводности для композитной системы, наполненной короткими волокнами. Для описания реологических свойств сплошной среды использовалась модель Оствальда-де Виля. Рассмотрен случай аксиального движения волокна в топологической трубке. На поверхности топологической трубки использовалось граничное условие Саффмана. На поверхности волокна проскальзывание отсутствует. Решена задача течения, найден профиль скорости. Температурное поле описывается уравнением Фурье-Кирхгофа. Учитывалась теплопроводность в радиальном направлении и диссипативное тепловыделение. Теплофизические свойства наполнителя и сплошной среды идентичны и не зависят от температуры. Это позволило сопряжённую задачу свести к обычной задаче нестационарной теплопроводности. Использовалось интегральное преобразование Ханкеля. Решение получено в виде ряда Фурье-Бесселя. Выполнен численный анализ математической модели для псевдопластичной, дилатантной и ньютоновской матрицы. Представлены картины эволюции температурного поля. На основании полученных результатов обнаружен «эффект экранирования», который заключается в замедлении нагрева связующего непосредственно у поверхности волокна за счёт теплоотвода со стороны наполнителя. Приведена инженерная оценка повышения температуры для конкретных технологических условий перемешивания резины, наполненной короткими волокнами.

6

Ссылка:

Шаповалов Владимир Михайлович Тепловые эффекты при перемешивании полимеров, наполненных короткими волокнами // Механика композиционных материалов и конструкций - 2016 - Том 22 - №2 - c: 149-158
Уважаемые авторы! В связи с включением журнала «Механика композиционных материалов и конструкций» в базу данных Russian Science Citation Index (RSCI) на платформе
125040, Россия, Москва, Ленинградский пр., 7
+7 495 946-18-06, mkmk@iam.ras.ru