Παραγωγή πολυμερικού αφρού: εργοσκληρυνόμενα και θερμοσκληρυνόμενα ιξωδοελαστικά ρευστά

Abstract

Σκοπός της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας ήταν η ανάπτυξη μαθηματικών μοντέλων προσομοίωσης της διεργασίας του αφρισμού από εργοσκληρυνόμενα ιξωδοελαστικά ρευστά για παραγωγή πολυμερικού αφρού θερμικής μόνωσης. Στην 1η φάση έγινε μελέτη της ανάπτυξης της φυσαλίδας αερίου στο αρχικό στάδιο της διαδικασίας του αφρισμού με διαφορετικές προσεγγίσεις υπολογισμού του ιξώδους και της εργοσκλήρυνσης. Η εργοσκλήρυνση εξαρτάται από την μοριακή δομή του πολυμερούς και ειδικότερα από τον βαθμό και τον τύπο τις διακλάδωσης. Για τους υπολογισμούς μας χρησιμοποιήθηκε ένα μαθηματικό μοντέλο ψευδο-σταθερής κατάστασης όπου όλες οι σχετικές παράμετροι (συσσωρευμένη παραμόρφωση, ρυθμός παραμόρφωσης και ιξώδες) υπολογίζονται στο τέλος κάθε χρονικού βήματος και χρησιμοποιούνται για το επόμενο ώστε να υπολογιστεί η εργοσκληρυνόμενη συμπεριφορά του ιξώδους εφελκυσμού. Στην 2η φάση έγινε μελέτη της ανάπτυξης της φυσαλίδας αερίου στο τελικό στάδιο του αφρισμού. Το μαθηματικό μοντέλο που χρησιμοποιήθηκε για τους υπολογισμούς υποθέτει ότι φυσαλίδες ίσου μεγέθους όταν έρθουν σε επαφή και ακουμπήσουν η μία την άλλη έχουν μια μέγιστη ακτίνα και σχηματίζεται δομή FCC. Συνεχίζουν να αναπτύσσονται και λόγω της παραμόρφωσης το σφαιρικό σχήμα της φυσαλίδας μετατρέπεται σε «κυβικό» ως πιο απλή μορφή για τους υπολογισμούς (ο κύβος είναι απλό 3D σχήμα όπου μπορεί να γεμίσει πλήρως τον χώρο). Στο τέλος της διαδικασίας η ανάπτυξη των φυσαλίδων σταματάει.