365-基于剪切流变的密炼机混炼胶料粘度-时间数学模型与在线粘度计(黏度-混炼过程-粘度模型-数值模拟)【荐】.pdfVIP

488 橡胶工业 2009年第56卷 基于剪切流变的密炼机混炼胶料 粘度一时间数学模型 陈可娟，杨红玉，刘一博 (华南理工大学机械与汽车工程学院，广东广州 510640) 摘要：从剪切流变对胶料粘度的影响入手，建立简化的粘度一时间模型，用于描述混炼过程中胶料粘度与密炼机结 构和工艺参数间的数学关系。采用MATLAB数学软件，选择4阶曲线对不同转子转速下的试验数据进行数值拟合， 求出模型中温度对时间的变化率，得到混炼阶段胶料粘度一时问曲线，并通过试验对其进行修正，得出在特定的混炼阶 段中胶料粘度一时间的数学模型。该模型可用于预测密炼机混炼过程中胶料的粘度． 关键词：胶料；密炼机；混炼过程；粘度模型；数值模拟 中图分类号：TQ330．4+3，TQ330．6+4文献标识码：A 文章编号：1000—890X(2009)08一0488—05 混炼过程胶料的粘度受很多因素影响，主要 有混炼胶本身的特性、混炼时间长短、转子转速的 Q‘ j0 混炼室壁 高低、几何参数等。从不同的因素出发，考虑不同 的条件，得到的影响规律可能不同。目前国内对 胶料粘度的预测进行了多方面的实验统计研 根 究[1]，可在混炼结束时得到粘度的预测数值[2]，但 尚未涉及以流变学为基础的数学模型，考虑到功 圈1密炼机简化模型 率和胶料粘度变化与转子剪切量有关，本工作从 1．2粘度模型 与密炼机结构参数、混炼工艺参数(温度、时间、胶 根据模型建立的假设条件‘61，转子凸棱与密 料配方、转速)有关的流变学关系入手，运用数值 炼室壁之间的高剪切区域的本构方程为 拟合方法，建立混炼过程粘度随时间变化规律的 数学模型，以跟踪和预测密炼机混炼过程中胶料 ：如一呼(篝+卺)=孕篝(2) 的粘度。 式中，r为剪切应力，可为胶料流动速度。 简化的能量方程为 1粘度模型 矿鲁=％篝矿瓦2％丙 05)(3) 1．1几何模型 式中 厂胶料密度； 基于高分子流变学理论[3]，密炼机的转子凸 c——胶料的比热容； 棱和密炼室壁的几何形状简化如图1所示。 T——胶料的热力学温度； 根据文献F4]得出的结论，密炼机转子凸棱顶 ￡——混炼时间。 部宽度上的压力降(△户)[5]为 将式(2)代入式(3)，可得 △户一兰驾 (1) 伊等一孕(考)2-励[孚÷掣]2 (nDc～P)7。印 式中，叩为胶料粘度，7／为转速。 (4) 式中，口为填充因数。 作者简介：陈可娟(1954一)，女，广西玉林人，华南理工大学副·．． 教授，硕士，主要从事橡塑机械的教学、研究和设计工作． 结合式(1)中的