三螺杆动态混炼挤出机制备TPV的力学性能研究

在振动力场作用下的三螺杆动态混炼挤出机上,采用硫磺硫化体系对不同配比EPDM／PP共混物进行动态硫化实验。通过调节螺杆振动参数(频率和振幅)改变加工过程中振动力场的振动强度,探讨了振动力场对 EPDM／PP共混物力学性能的影响规律。结果表明:振动力场的引入可以使热塑性硫化体系(TPV)拉伸强度最大提高23％,100％定伸应力最大提高20％,断裂伸长率最大提高28．7％;而振动力场的施加使得TPV材料的永久变形增大,说明其弹性下降,另外对硬度影响不大。     

不溶混聚合物共混体系相态反转的研究进展

对不溶混聚合物共混体系相态反转的粘度比模型、弹性比模型、粘弹性比模型和扭矩比模型进行了分析，提出了动态硫化EPDM／PP等热塑性弹性体相态反转的判断方法，认为振动力场对控制不溶混聚合物共混体系的相态反转具有积极作用。     

振动力场作用下聚合物熔体分子动力学（Ⅰ）运动模型

引入振动力场以后，聚合物熔体分子的运动模式和状态都会发生变化。研究聚合物熔体分子在振动力场作用下的运动过程对于准确把握聚合物材料成型加工过程的各物理性能具有重要意义。本文建立了振动力场作用下聚合物熔体分子运动的珠-簧物理模型，运用统计力学方法求解该模型，得到了聚合物分子的动态松弛时间与振动频率的关系表达式，研究该式可以发现，聚合物的松弛时间是与振动频率密切相关的，当其他参数固定时，松弛时间随振动频率增加而减少。为聚合物成型加工工艺制定及成型设备研制提供了理论依据。     

动态三螺杆挤出机制备热塑性硫化胶的研究

对比分析了动态热塑性硫化胶(TPV)的加工设备,着重介绍了附加振动力场的三螺杆反应挤出机的结构特点以及利用该机进行三元乙丙橡胶/聚丙烯(EPDM/PP)的动态全硫化,对制品的物理力学性能和微观结构分别进行了测试分析和电镜扫描。结果表明,振动力场作用下EPDM/PP共混体系反应挤出动态硫化加工可有效地实现动态硫化反应、硫化橡胶的粉碎和分散以及相态反转,振动力场的作用明显提高了TPV性能。     

振动力场下聚合物熔体流变行为的响应与分析——I．毛细管压力降和熔体表观粘度

在自行设计的恒速型毛细管动态流变装置上，对聚合物熔体进行动态挤出实验。借助已建立的振动力场下聚合物熔体流变行为的表征公式，分别计算振动力场下聚合物熔体在毛细管壁处的剪切应力、剪切速率和表观粘度。与稳态挤出时相比，引入振动力场后，发现毛细管压力降、表观粘度均显著降低，且随着振动频率和振幅的改变呈非线性变化趋势，作者对此进行了深入分析。     

振动力场作用下聚合物熔体单螺杆挤出过程数值模拟

根据塑料电磁动态塑化挤出过程中熔体输送的实际情况，对三维模型进行简化，利用大型有限元软件ANSYS模拟了叠加轴向振动力场作用下聚合物熔体在螺槽中的流动情况，求解出周期性变化的速度，压力场分布，结果表明，与稳态挤出过程相比，振动力场的引入在进出口压力差恒定的情况下，可以提高熔全输送流率。采用有限元模拟方法可以为确定和优化工艺参数，产品质量控制提供指导。     

振动强化速冷成型聚丙烯片材的制备与表征

对振动力场作用于聚合物材料而引起制品的聚集态结构变化进行研究,在动态挤出机中引用较大振幅及振动频率.结果表明,振动力场的引入,能使试样的结晶更加完善,晶体分布更加均匀,其主要原因在于振动力场的引入可以促使聚合物分子解缠结,聚合物熔体表观黏度降低,从而有利于聚丙烯分子的取向和结晶.     

聚合物熔体窄缝脉动挤出行为的光散射研究

利用聚合物熔体的双折射性质,对振动力场作用下窄缝挤出模头中的聚合物熔体脉动挤出行为进行光散射研究,用光弹性图像和光强度矩阵来表征聚合物熔体受到的剪切应力。振动力场的引入使光弹性图像和光强度矩阵发生了规律性变化。结果表明,振动力场使聚合物熔体剪切应力减小、表观粘度降低,最终使得挤出压力降低、产量提高。     

振动力场强化制备热塑性弹性体形态图像分析

基于Matlab图形图像处理技术,开发了聚合物共混材料微观结构形态图像处理与分析应用软件,对振动力场强化制备的动态硫化EPDM/PP热塑性弹性体SEM照片进行处理与分析,获得了EPDM在基体PP中的微观结构分布,进一步揭示振动参数对聚合物共混材料分散相细化与均布的强化作用。     

振动力场下聚合物熔体流变行为的响应与分析 Ⅰ.毛细管压力降和熔体表观粘度

在自行设计的恒速型毛细管动态流变装置上 ,对聚合物熔体进行动态挤出实验。借助已建立的振动力场下聚合物熔体流变行为的表征公式 ,分别计算振动力场下聚合物熔体在毛细管壁处的剪切应力、剪切速率和表观粘度。与稳态挤出时相比 ,引入振动力场后 ,发现毛细管压力降、表观粘度均显著降低 ,且随着振动频率和振幅的改变呈非线性变化趋势 ,作者对此进行了深入分析。     

正弦脉动力场对聚合物/刚性粒子体系毛细管挤出压力的影响

介绍了在毛细管动态流变仪上对聚合物/刚性粒子体系正弦脉动力场下流变特性进行研究的方法。通过对PP/CaCO3体系在振动力场下的流变特性进行实验研究,揭示了聚合物/刚性粒子体系流变性能对振动频率和振幅的依赖关系,以及不同温度下振动力场对挤出压力的影响。     

低频振动场中聚合物熔体的流变行为

介绍了自行研制的振动注射成型装置的结构及其用研究聚合物熔体流变行为的方法。通过对HDPE和PS的实验研究：发现熔体表观粘度与振动频率之间的关系表现为非线形关系,存在一最佳的振动频率使得处于振动场中的聚合物熔体在此频率下粘度最小;“频率－温度”等效原理可以用来加工热敏性聚合物,两者的综合作用在降低粘度、增加流动性方面会达到事半功倍的效果。     

聚合物熔体脉振传递过程的协同学研究

利用协同学分析方法,研究了典型的平板振动剪切流熔体黏滞动力学特性(如垂直叠加的振动拖曳流),在脉振力场作用下聚合物熔体扰动本构方程的基础上,分别提出了在以上脉振动剪切流场中聚合物熔体的序参量控制方程,并建立了单螺杆脉振传递过程熔体动力学模型。     

塑料电磁动态挤出机中挤出压力对振动强度的响应

采用自行修正的Tanner本构方程,对塑料电磁动态塑化挤出机中挤出压力对振动力场的响应进行了研究,建立了振动力场下挤出压力响应的理论模型,分析了振动力场作用下挤出压力降低的原因,并从实验方面进行了验证,结果表明,理论分析的结论是基本合理的。     

振动力场下填充聚合物挤出过程研究

研究了利用塑料电磁动态塑化挤出机加工ＰＰ／ＣａＣＯ３和ＬＤＰＥ／ＣａＣＯ３时的动态挤出过程,探讨了振动力场对聚合物填充体系挤出过程扣影响规律和作用机理。结果表明,在一定的振动条件下,振动力场的作用使挤出压力减同功率降低,混合分散效果明显提高。     

振动力场作用下聚合物填充体系挤出混合特性

本文利用一种新型毛细管动态流变仪,对碳酸钙填充聚丙烯体系进行了实验性研究。发现质量百分比为８５／１５的ＰＰ／ＣａＣＯ３填充体系,在一较佳振动条件下动态挤出时,振动场的存在对ＣａＣＯ３在ＰＰ熔体中的分散有促进作用,大大改善了混合料的混合程度。     

Extrusion Characteristics of Round-Section Dies with VFF

A vibration force field was applied to the whole process of polymer plasticating extrusion by periodical vibration of the screw. It observably affected both the extruder screw extrusion characteristics and the round-section die extrusion characteristics. It also affected the polymer plasticating extrusion process and the quality of the extrudates. An analytical model of typical dynamic extrusion of round-section dies was created. The results showed that a vibration force field can improve extrusion output.     

振动圆管外流场的PIV实验研究及场协同分析

采用粒子图像测速（PIV）与CFD动网格相结合的方法,对振动圆管外近壁区流场进行了实验及模拟研究,得到了振幅1.3 mm、频率5～25 Hz范围内的管外流场速度矢量图,计算了不同工况下管外流场的平均场协同角余弦值。实验及模拟结果表明：振动能够显著增加管外近壁区的流体速度,能够在振动方向上的管壁两侧形成有效的冲刷,随着振动频率的升高其管外近壁区的平均速度近似呈线性增加,在共振点出现峰值;相同区域内振动工况的平均场协同角余弦值要明显大于无振动工况,但不同振动频率间的场协同角余弦值变化较小。同时,基于场协同分析初步提出了改善振动表面对流换热的措施。     

微孔发泡过程中聚合物/超临界CO2均相体系形成的研究

阐述以超临界CO2为发泡剂的微孔发泡中均相体系的形成过程，研究聚合物熔体和气体的混合机理，并分析影响均相体系形成过程的因素。结果表明，聚合物和气体本身的结构和性质、工艺条件、加工设备、外力场等均影响均相体系的形成，振动力场的引入可以提高多相体系的混合程度，在聚合物／气体均相体系的形成过程中引入振动力场是一个全新的研究方向。     

气泡在高聚物熔体中振荡的超声波效应

报道了在高聚物熔体中进行发泡时，气泡的泡孔半径在合适的条件下会发生振荡，其机械振荡在熔体中进行传播时会产生机械波；系统的考察了影响气泡泡孔半径在高聚物熔体中进行振荡的若干因素；借助于数值计算可得到泡孔的振荡频率，其结论为泡孔的振荡周期很短(约为10^-7s)，频率很高(可达MHz数量级)，高聚物中的气泡在发泡过程中的高频振荡会有超声波产生。