振动力场作用下聚合物熔体分子动力学（Ⅱ）表观黏度的影响

在本文（Ⅰ）报所建立的振动力场作用下聚合物分子运动物理模型和解析模型的基础上，推导出了振动诱导作用下聚合物熔体动态表观黏度与振动频率的关系表达式。通过实例计算和动态流变仪实验验证，证明了该模型的正确性和有效性，并且得出结论：振动力场作用下，聚合物熔体的表观黏度与振动频率密切相关，表观黏度随振动频率增加而减小;当振幅大于聚合物分子链长度时（一般都会大于分子链长度），再增加振幅对表观黏度的影响不大。证明了（Ⅰ）报中物理模型以及数学推导的正确性，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。     

动态成型注塑螺杆熔体输送能力的研究

根据动态注射成型时螺杆的工作特点，采用自行修正的Tanner本构方程研究了聚合物熔体在螺槽中的等温流动。同时，近似地给出了振动力场下注塑螺杆熔体输送能力的表达式，理论分析了振动参数对沿程压力降及动态成型熔体输送能力的影响。结果表明，振动力场使塑化过程中聚合物的粘度降低，流动阻力减小。沿螺槽方向的平均压力降减小，在保持成型条件不变的情况下，施加振动可以提高熔体输送能力。     

振动技术在塑料成型加工中的应用

介绍了在塑料成型加工中施加振动力场的动态加工方法,阐述了振动力场在挤出和注射成型中的作用.运用高分子链及链段运动理论,分析说明振动力场的作用可使聚合物熔体的粘弹性减小,表现在实际加工中压力降低、流率增加、能耗减小和制品质量提高.     

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。     

动态注射成型流道系统的压力脉动分析

研究了聚合物电磁动态注射成型过程中熔体在轴向振动力场作用下在圆柱形流道中的流动情况。从理论上分析了动态熔体流动过程,为研究聚合物熔体的动态充模过程提供流道系统压力降。得出在施加了轴向振动的情况下,熔体的压力梯度有明显的降低,并且随着振动强度的增强,降低的幅度加大。     

振动作用下异向双螺杆螺槽内熔体行为

采用Tanner方法修正的非线性MaxweⅡ本构方程，对振动力场作用下的聚合物熔体在平行异向双螺杆挤出机螺槽内的行为与响应进行了近似解析研究。分析了不同幂律指数的聚合物熔体在螺槽内的速度分布及其对振动力场的响应。随着幂律指数减小，C型室中上部混合变差，但振动力场使速度场随时间周期性变化，促进了流体界面再取向，进而提高混合效果。     

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.     

振动力场作用下聚合物熔体本构关系的研究进展

从加工和理论两方面总结和评述了振动力场作用下聚合物熔体本构关系的研究成果,着重介绍了高分子链缠结动力学的结构网络本构理论。同时指出经典的连续介质本构方程不能精确描述振动力场作用下的聚合物熔体流变行为,而分子链缠结动力学瞬态网络理论可以精确描述大振幅振动剪切场下的聚合物流变行为。     

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。     

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。     

振动力场下聚合物熔体流变行为的响应与分析 Ⅱ．毛细管挤出胀大比和第一法向应力差

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。实时采集毛细管的挤出胀大值，借助已建立的振动力场下聚合物熔体弹性行为的表征公式，计算振动力场下聚合物熔体在毛细管壁处的第一法向应力差。通过对比分析有无振动场下以及不同振动强度下聚合物熔体的流变性能，找到聚合物熔体弹性行为对振动力场的响应规律。     

动态挤出对聚合物不稳定流动行为的影响

与稳态挤出相比,在振动力场作用下毛细管动态挤出聚合物熔体时,发生不稳定流动的临界流率得到提高。研究结果表明,振动条件下挤出聚合物能有效地改善挤出时的不稳定流动现象,从而提高挤出时产量和质量,为聚合物的成型加工带来巨大的益处。     

毛细管动态挤出下聚合物熔体非线性流变行为的研究

采用毛细管动态流变仪,选用PELD、PP、PS和PA等典型物料,研究了毛细管动态挤出下各聚合物熔体的非线性流变行为。结果表明,不同物料的流变行为对振动力场的响应特性有较大差异,只有在一定的振幅和频率下振动力场才能有效降低熔体的黏度。实验首次发现,PP、PS和PA存在窄的振动参数区域,在此区域内,熔体的动态表观黏度值大于相应的稳态值,出现“加振变黏”现象。这一新的发现表明,并非“只要引入振动就一定有利于聚合物材料的成型加工”,必须考虑不同分子结构的聚合物材料对振动的不同响应规律。     

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。     

混沌控制在聚合物成型中的应用

介绍了混沌的基本概念及混沌控制的方法。指出聚合物的聚集态是一种混沌态，聚合物状态的转变过程是混沌运动，聚合物熔体破裂现象是混沌运动的一种表现形式。聚合物的成型是一种复杂的混沌运动。振动波的存在，控制和干扰了聚合物熔体流动的混沌性和粘弹性的混沌性，聚合物熔体在振动波作用下运动状态的研究，需要通过混沌理论与实际试验结果相结合来进行。     

基于协同学的聚合物脉振熔体的弹性稳定性

在脉振剪切流场中建立聚合物熔体协同学控制方程,研究振动参数对Weissenberg数、熔体混合均化程度的影响作用。利用协同学方法能够分析聚合物熔体的弹性稳定性,将Weissenberg数作为脉振流场熔体协同学本构方程的控制参量,聚合物熔体弹性稳定性主要由Weissenberg数决定。在脉振力场中振动参数振幅和频率的变化可降低聚合物熔体的Weissenberg数,可以减少弹性湍流,从而发现脉振力场振动参数对聚合物熔体弹性稳定性的影响作用。     

振动注射成型中模腔冷却过程的研究

研究了振动注射成型中模腔内聚合物溶体产生的振动剪切热,并研究在振动作用下模腔内物料的冷却过程。结果表明,模腔内熔体的温升速率随着振动频率、应变振幅及振动剪切速率的增加而增加,随熔体温度的增加而减少。由于振动剪切换,使振动注射成型需要更长的冷却时间。     

振动剪切作用下聚合物熔体的非仿射网络结构模型 Ⅱ．非仿射网络结构模型

假设聚合物熔体的缠结网络形变是非仿射的，运用瞬态网络结构原理，采用在本课题第一部分^[1]中所建立的动态速率方程，并对上随体Maxwell本构方程加以修正来建立一个非仿射网络结构模型，利用这一模型来研究振动剪切作用下LDPE熔体的流变行为，研究表明，随着应变振幅和频率的增加，LDPE熔体的剪切应力也增加，同时指出了非仿射网络结构模型的精确变比仿射结构模型有较大提高，这表明在振动力场作用下，网络形变发生了非仿射形变，因此在建立振动力场作用下聚烯烃熔体本构方程时，不能假设其网络是仿射形变的。     

模具对振动注射成型制件作用效应的初步研究

采用自制的振动试验台，分别安装两个不同的试样模具，使用了不同的聚合物材料，在不同的温度，压力下变化不同的振动频率和振幅进行实验，研究了聚合物熔体在振动场中注射成型时，成型模具对聚合物振动成型效应的作用。结果表明，模具浇口及型腔尺寸不同。振动注射制件的强度不同；模具型腔尺寸大振动产生的效应弱。型腔小振动产生的效应强。     

振动注射成型中模腔内熔体冷却行为的研究

研究了振动注射成型过程中的模腔内聚合物熔体的冷却行为,讨论了振动频率、振动应变振幅、振动作用时间、熔体温度等对冷却时间的影响。结果表明,冷却时间随着振动频率、振动应变振幅、振动作用时间、熔体温度等的增加而延长。