基于第一法向应力差的软质废PVC挤出成型质量控制研究

孙阔，张冰

（北京化工大学机电工程学院，北京100029）

1 研究背景

软质PVC指增塑剂含量在30%～70%的PVC制品，废料主要来源于软管、电缆外皮或用作装饰材料的人造革等。Recovinyl的统计数据显示，到2020年，欧洲PVC再生量达到80万t，软制品比例逐年增加[1]。反观国内，软质废PVC的回收利用率较低，甚至再生制品仍需进口[2]。

目前，软质废PVC的主要处置方法仍停留在填埋或焚烧阶段，不仅对环境造成二次污染，更是一种资源的浪费[3]。物理再生挤出成型可以实现环境与资源的合理配置，但聚合物挤出时的熔体破裂现象，严重影响了废料挤出成型的表面质量。Kwon Y[4]采用Leonov粘弹性模型，对二维流动的不稳定性及熔体破裂进行模拟分析，认为熔体破裂的4种类型（鲨鱼皮、总体断裂、表面起伏和表面波纹）取决于熔体流量和流体性质等流动条件。Ketata M等[5]研究了位于模具入口处的会聚流动和聚合物平均分子量对螺旋缺陷的形成和发展的影响。

2 理论分析

挤出物离开口模时，出口附近复杂的应力状态一旦超过临界点时，表面将出现鲨鱼皮、表面波纹甚至整体破裂现象。废旧物料来源广泛，杂质类型与含量也不尽相同，故熔体在流道中各位置所受的应力作用历史差异较大，导致熔体离开机头后各处的弹性恢复不同。一旦熔体强度不能承受不均匀弹性恢复带来的作用力，就会引起熔体破裂[6]。

对于多数物料而言，熔体破裂行为可大致分为两类：LDPE型与HDPE型。LDPE型熔体挤出时，随剪切速度的增大，先呈现粗糙表面，当剪切速率超过临界值时，挤出物表面呈现无规则破裂状态；……