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高分子材料加工业中的热传导添加时间:2019-12-05 | 阅读次数:

高分子材料在加工中都离不开热交换和能量的转换,因此,我们必须了解塑料加工中的热传学。

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1、传热基本概念

当无外功输人度较低的部分,或是从温度较高的物体传给温度较低的物体。根据传热机理的不同,时,根据热力学第二定律可知,热总是自动地从温度较高的部分传给温传热的基本方式有:传导、对流和辐射三种。

(1)传导传导又称热传导,简称导热。导热是固体中热传递的主要方式。在高分子材料加工中,热传导是热主要的传递方式。

(2)对流对流又称热对流。对流仅发生在流体中,其机理是由于流体中质点发生相对位移和混合,而将热能由一处传递到另 -处。用机械能(如搅拌流体)使流体发生对流运动的称为强制对流。在同一种流体中,有可能同时发生自然对流和强制对流。强制对流在高分子材料加工中时有应用,如塑料熔体在挤出机或生射机料简中的流动就县强制对流的一种表现形式。但在某种状态下,是某种热传递方式为主导。

一切物体都能把热能以电磁波形式发射出去,热辐射的特点是不仅产生能量的转移,而且还伴随者能量形式的转换。重新又转变为热能。热传导和热对流都是靠质点直接接触而进行热的传递,而热辐射则不需要任何物质作媒介。高分子材料加工中,温度往往较低(一般不超过300C),因此,辐射传热的程度较轻。

2.高分子材料加工中的传热特性

高分子材料的加工与传热的关系甚为密切。因为高分子材料的加工中的很多单元操作都需要进行加热和冷却。例如,高分子材料的挤出通常要控制在一定的温度下进行,为了过到和保持所要求的加工温度,就需要通过加热器向挤出机的料简导人一定的热量,使物料融塑化:又如高分子材料被输送到挤出机头口模后,需要采取一定方式冷却定型。

整个挤过程都有一定的温度要求,所以需要向挤出设备或辅助设备导人或向外移出一定的热量。高分子材料在加工中在传热特性与加工工艺过程及工艺参数控制有着密切的联系。在塑料的加热或冷却过程中,其热效果影响着塑料的加工过程和产品的质量。

PVC原料和其他助剂在高速混合机中通过高速混合产生的摩擦热使物料升温,当升至规定温度后出料,出料后需及时进行搅拌冷却,否则,出料后混合料堆积在一起,堆积中间的PVC混合物料由于热量不能及时散发,导致PVC发生热降解,其热降解反应产生反应热使物料进一步升温, 促使PVC混合物料进一步加速热分解。

对于厚壁的塑料注塑制品,由于其表面的冷却速率与其内部的冷却速率不同,使表面大分子链与内部大分子链的松弛时间不同,导致表面收缩率与内部收缩率不同,使制品产生内应力,而使制品生产翘曲、变形,产生银纹,严重时产生开裂现象;再如,在塑米注射、挤出操作中,在开机前首先要加热料简,当料简温度鼓加热至设定温度时,还需保温一段时间才能启动主机其原因是由于料简内原有的塑料物料传热速度比较慢,需!定时间热量才能通过传热作用均匀分布于料简内部,否则容易产生启动载荷过大,使电载而损坏,严重时使螺杆损坏。

挤出成型中,单螺杆挤出机向高效高速方向发展,现已出现蝶杆转速高达1000r/ min,在这样高的转速下,固体塑料在螺槽内受剪切摩擦产生的热量足以使其熔融塑化,生产正常后,往往不需要外界加热。相反,甚至剪切摩擦产生的热量过剩,反而需要通过冷却来降低料简温度。因此,这种物料自身由于剪切摩擦产生的热量,是由机械能转换的重要热源,必须引起重视。

 

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