本文關(guān)鍵詞：浸漬涂覆過程中液膜流動(dòng)特性的實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：浸漬涂覆過程是將干凈的基材浸入到準(zhǔn)備好的流體中,然后以一定的速度提拉出來,流體在黏性力、重力、表面張力等的作用下沉積于基材表面,經(jīng)干燥、固化后形成均勻涂覆膜的過程,該涂覆膜在工業(yè)、醫(yī)藥、電子數(shù)碼等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。隨著先進(jìn)膜材料的發(fā)展,涂覆膜也從傳統(tǒng)的保護(hù)、裝飾膜逐漸向功能化膜材料發(fā)展。本文以浸漬涂覆工藝為研究背景,對(duì)不同性質(zhì)的硅油流體和聚丙烯酸(PAA)凝膠的平板浸漬涂覆液膜流動(dòng)特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬,這對(duì)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化浸漬涂覆參數(shù)化控制,提高涂覆成膜質(zhì)量具有重要的理論和實(shí)際意義。采用旋轉(zhuǎn)流變儀和表面張力儀對(duì)流體進(jìn)行必要的流變和表面張力測試,并選擇合適的模型擬合流變曲線,得到擬合參數(shù),為后期的實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬奠定基礎(chǔ)。流體的流變曲線說明:硅油流體A屬于牛頓流體,硅油流體B、C和D的流變行為符合Carreau-Yasuda(CY)模型,而不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的PAA凝膠是屈服應(yīng)力流體,其流變曲線符合Herschel-Bulkley(HB)模型。流體的表面張力分析表明:與PAA凝膠相比,硅油流體的表面張力較小,容易潤濕基板和成膜。在浸漬涂覆過程中,采用浸漬提拉鍍膜機(jī)對(duì)不同工藝條件下硅油流體和PAA凝膠進(jìn)行浸漬提拉實(shí)驗(yàn)研究,采用電容法測量沉積在基板上的液膜厚度,通過拍照記錄流體自由表面形態(tài)的變化,目的是詳細(xì)研究基板表面粗糙度、提拉速度、浸漬時(shí)間和流體黏度對(duì)液膜厚度和形成的自由面形態(tài)的影響,結(jié)果表明:當(dāng)浸漬時(shí)間大于3 min時(shí),對(duì)膜厚和自由面的影響可以忽略;在特定的條件下,由于涂覆在基板上的流體無法得到補(bǔ)償,硅油流體自由面上出現(xiàn)凹陷,PAA凝膠自由面上形成隆起,且隨著基板粗糙度、提拉速度和流體黏度的增大,液膜厚度增加,凹陷深度和隆起曲率逐漸增大。首先利用前處理軟件Gambit建立流體沿基板拖曳流動(dòng)的物理模型并劃分網(wǎng)格,然后利用有限元分析軟件Polyflow設(shè)置合適的物性參數(shù)、邊界條件和計(jì)算方法,精確模擬不同涂覆參數(shù)下兩種流體的自由面和流場,最后采用后處理軟件Fieldview顯示計(jì)算得到的液膜厚度、自由面和流場。本文中將兩種流體液膜厚度和自由面的模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,兩者在一定誤差范圍內(nèi)一致,說明這種數(shù)值模擬方法可以用于優(yōu)化設(shè)計(jì)研究。自由面和流動(dòng)速度場的模擬結(jié)果表明:在基板向上運(yùn)動(dòng)過程中,基板上一部分流體沿基板拖曳流動(dòng),形成液膜,另一部分流體返回液槽中,并在自由面上形成駐點(diǎn),在流體內(nèi)部形成漩渦。在浸漬提拉過程中,表面張力、重力、黏性力等發(fā)揮著重要作用,為了更加詳細(xì)地研究液膜流動(dòng)特性,對(duì)旋轉(zhuǎn)流變儀進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)設(shè)計(jì),測量整個(gè)浸漬提拉過程中的作用力,并進(jìn)行受力分析,說明不同階段的作用力對(duì)流動(dòng)特性和膜厚的影響。同時(shí)求得流體的表面張力,并與吊片法測量得到的表面張力進(jìn)行比較,兩者最大相差小于7%,證明采用改進(jìn)的旋轉(zhuǎn)流變儀的浸漬提拉法測量表面張力是可行的。
【關(guān)鍵詞】：液膜厚度 自由面 速度場 浸漬涂覆 液膜流動(dòng) 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB306
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 浸漬涂覆概述11-13
• 1.1.1 浸漬涂覆的應(yīng)用11-12
• 1.1.2 液膜流動(dòng)研究方法12-13
• 1.2 數(shù)值模擬分析概述13-15
• 1.2.1 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)簡介13-14
• 1.2.2 數(shù)值計(jì)算方法14-15
• 1.3 液膜增厚機(jī)理的研究進(jìn)展15
• 1.4 液膜流動(dòng)特性的研究進(jìn)展15-16
• 1.5 論文提出的背景及目的意義16-17
• 1.5.1 論文提出的背景16-17
• 1.5.2 論文提出的目的意義17
• 1.6 論文研究的主要內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)17-19
• 1.6.1 論文研究的主要內(nèi)容17-18
• 1.6.2 論文特色與創(chuàng)新18-19
• 第二章 非牛頓流體的制備及性能研究19-26
• 2.1 引言19
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分19-22
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料與主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備19-20
• 2.2.2 PAA凝膠的制備20-21
• 2.2.3 流變測試21-22
• 2.2.4 表面張力測試22
• 2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論22-24
• 2.3.1 硅油流體的流變性能22-23
• 2.3.2 PAA凝膠的流變性能23-24
• 2.3.3 表面張力24
• 2.4 本章小結(jié)24-26
• 第三章 浸漬提拉過程中液膜厚度及自由面的實(shí)驗(yàn)研究26-38
• 3.1 引言26
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分26-29
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料及主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備26-27
• 3.2.2 浸漬提拉過程27-29
• 3.3 結(jié)果與討論29-37
• 3.3.1 液膜厚度的影響因素29-35
• 3.3.1.1 基板表面粗糙度29-31
• 3.3.1.2 浸漬時(shí)間31-32
• 3.3.1.3 流體流變性能32-33
• 3.3.1.4 提拉速度33-35
• 3.3.2 自由面形態(tài)35-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第四章 浸漬提拉過程中液膜流動(dòng)特性的數(shù)值模擬38-52
• 4.1 引言38
• 4.2 數(shù)學(xué)模型38-41
• 4.2.1 物理模型38-39
• 4.2.2 邊界條件39
• 4.2.3 控制方程39-40
• 4.2.4 數(shù)值方法40-41
• 4.3 結(jié)果與討論41-50
• 4.3.1 網(wǎng)格重置技術(shù)41-42
• 4.3.2 液膜流動(dòng)特性模擬42-50
• 4.3.2.1 硅油流體的流動(dòng)特性42-47
• 4.3.2.2 PAA凝膠的流動(dòng)特性47-50
• 4.4 本章小結(jié)50-52
• 第五章 流體浸漬提拉過程力學(xué)分析及應(yīng)用52-61
• 5.1 引言52
• 5.2 旋轉(zhuǎn)流變儀優(yōu)化改進(jìn)設(shè)計(jì)52-53
• 5.3 表面張力測試53
• 5.4 結(jié)果與討論53-59
• 5.4.1 可靠性驗(yàn)證53-55
• 5.4.2 力學(xué)分析55-58
• 5.4.3 表面張力應(yīng)用58-59
• 5.5 本章小結(jié)59-61
• 第六章 結(jié)論與展望61-63
• 6.1 主要結(jié)論61-62
• 6.2 研究展望62-63
• 參考文獻(xiàn)63-70
• 碩士期間主要研究成果70-71
• 致謝71

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 嚴(yán)忠;丁tD才;劉福彥;;用液膜技術(shù)提取鉻、汞[J];環(huán)境科學(xué);1982年02期

2 吳子生;許國良;嚴(yán)忠;;液膜穩(wěn)定性的研究(Ⅰ)——電容法測液膜的厚度[J];東北師大學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1985年02期

3 林嘉

本文編號(hào)：491686