傅志红，陈玉辉，肖雄辉

（中南大学机电工程学院，湖南 长沙410083）

0 前言

挤出成型因为具有实用范围广、生产效率高、投资少、见效快等一系列优点而成为高聚物成型的最重要的方法之一。近年来，产品微型化呈现出蓬勃发展的趋势。挤出产品也朝着微型化的方向发展。由于微尺度效应［1-2］的影响，宏观的工艺参数、结构参数、物理参数不能简单的按几何比例缩小应用到微挤出成型过程中。一些在宏观挤出中可以忽略的影响因素包括壁面滑移、表面张力、对流换热、黏性耗散等在微尺度效应下变得不可忽略［3-9］，甚至成为影响微挤出成型的主要因素。对塑料熔体在微型通道内的流变行为［10-11］的研究是对流变理论的一种完善和补充，有助于推动微挤出的不断完善，并且有利于扩大塑料微挤出技术的应用领域。

本文采用Polyflow软件对聚合物在微通道中的流变行为进行数值模拟，研究了表面张力对微挤出流场的影响。

1 表面张力

1.1 定义或解释

促使液体表面收缩的力叫做表面张力，其本质是分子力，是液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力。表面张力的方向和液面相切，其合力沿着曲面法向方向。接触角用来表示表面张力的方向。表面张力及接触角如图1所示。

单位面积上的表面张力的合力fn使表面曲率减少，σ为表面张力系数，满足式（1）：

图1 表面张力及接触角Fig.1 Surface tension and contact angle

式中 fn——单位面积上的法向力，N／m2

σ——表面张力系数，N／m

R——材料接触界……