挤出成型加工具有生产过程连续、生产效率高等优点,是聚合物成型的重要方法之一。在传统的挤出成型过程中,由于聚合物熔体具有黏弹特性等物理性质,当挤出速度较低时,挤出过程较为平稳,挤出物的表面光滑,但随着挤出速度的增加,当超过某一极限值时,挤出物的表面会出现鲨鱼皮现象或挤出物发生翘曲变形及挤出胀大等质量缺陷。这是由于传统挤出过程中,熔体与壁面形成的非滑移黏着剪切流动而导致的流动不稳定。
自20世纪30年代M.Mooney提出壁面滑移概念以来,人们对挤出过程中的壁面滑移现象进行了各种实验研究和理论分析,其中,气辅挤出就是将高压气体引入到口模内,在口模内壁与挤出熔体之间形成气体润滑层即产生壁面滑移现象。
气体辅助挤出技术是由英国的R.F.Liang等在2000年首次提出的一项新型聚合物挤出技术,其创新之处在于通过气体辅助挤出控制系统和气体辅助挤出口模,在挤出加工过程中使聚合物熔体和口模壁面之间形成气垫膜层,使传统的非滑移粘着剪切口模挤出方式完全转化为气垫完全滑移非粘着剪切口模挤出方式,从而使模内熔体的速度场趋于均匀一致,口模出口处的剪切速率趋近于零,熔体呈柱塞状挤出,可取得明显的口模减粘降阻的效果。消除了传统挤出成型过程中由于剪切速率不同所造成的各种质量缺陷,挤出物截面同口模的形状基本一致。
气辅挤出的关键是在口模和挤出熔体间形成稳定的气垫膜层,气垫膜层的建立既不能干涉到熔体的流动,又要防止熔体和口模壁面直接接触,使挤出过程由非滑移粘着剪切流动方式转化成完全滑移非粘着剪切流动方式,以实现成功的气辅挤出。因此,研究气体辅助挤出过程中影响气垫膜层稳定性的因素,使这项技术能够在生产中推广应用具有重要意义。而影响气垫膜层的主要因素有气体压力、气体流量、气体温度、口模结构和挤出时的操作等。