醫(yī)用級TPU的氣輔微擠出成型過程研究.pdf

1、隨著近年來微電子系統(tǒng)(MEMS)的發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的微型化、精密化、輕量化趨勢日漸明顯，傳統(tǒng)成型技術(shù)也對微成型方向提出了新的要求。聚合物材料因密度小、高比剛度和比強(qiáng)度、優(yōu)良的生物相容性等特性，從而逐漸成為微小工業(yè)產(chǎn)品的主要成型材料，特別是在醫(yī)用器材成型方面，例如醫(yī)療微管的成型過程就是微擠出的重要應(yīng)用之一。
　　但是產(chǎn)品微型化也帶來了來自因尺度變化而帶來的問題，在微細(xì)流道中聚合物熔體的流變行為發(fā)生許多改變，許多傳統(tǒng)尺度成型過程中上不需

2、要考慮的因素如壁面滑移現(xiàn)象、表面張力等微尺度效應(yīng)在微擠出成型中的作用不容忽視。而氣輔擠出作為一種滑移擠出技術(shù)，能有效解決微擠出過程中微尺度效應(yīng)帶來的相關(guān)問題。為此，本文針對醫(yī)用級熱塑性聚氨酯的氣輔微擠出過程，做出如下研究：
　　首先，對醫(yī)用級熱塑性聚氨酯的穩(wěn)態(tài)流變性能和動態(tài)流變性能進(jìn)行了測試，得到的穩(wěn)態(tài)流變數(shù)據(jù)被用于擬合得到非等溫冪率方程本構(gòu)方程，得到的動態(tài)流變數(shù)據(jù)被用于擬合得到 PTT黏彈性本構(gòu)方程，得到的方程能分別從純黏性模型

3、和粘彈性模型角度描述熔融態(tài)的醫(yī)用級熱塑性聚氨酯在擠出過程中的流變行為，為氣輔微擠出的數(shù)值模擬分析過程提供了模型依據(jù)。
　　以直徑1mm的圓形截面擠出物為研究對象，根據(jù)氣輔擠出機(jī)頭設(shè)計(jì)理論和經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了氣輔微擠出機(jī)頭結(jié)構(gòu)并確定了相關(guān)參數(shù)，結(jié)合表面張力模型和壁面滑移理論，建立了2D軸對稱模型用數(shù)值模擬方法對氣輔微擠出過程進(jìn)行了模擬，對比了氣輔微擠出和無氣輔微擠出的成型過程，并分析了成型工藝條件（成型溫度、熔體流量、氣體壓力、氣輔流道直

4、徑）對流動過程和成型結(jié)果的影響。
　　最后，加工并安裝了設(shè)計(jì)出的氣輔微擠出機(jī)頭，并進(jìn)行了氣輔微擠出和無氣輔微擠出的對比實(shí)驗(yàn)，并逐項(xiàng)實(shí)驗(yàn)了成型溫度、螺桿轉(zhuǎn)速、輔助氣體進(jìn)氣壓力、氣輔流道直徑對氣輔微擠出過程的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明氣輔滑移被引入了微擠出過程之后，能有效減少機(jī)頭內(nèi)的壓力降，并對擠出物表面質(zhì)量有一定程度的改善；成型溫度、螺桿轉(zhuǎn)速、輔助氣體進(jìn)氣壓力、氣輔流道直徑等成型工藝條件都對成型過程有較大影響；氣輔微擠出的工藝條件正交實(shí)驗(yàn)表