注射成型中模腔内振动剪切流动的理论模型

采用Ｌｅｏｎｏｖ本构模型,首次研究了在注射成型中模腔内聚合物熔体的振动剪切流动时所产生的振动剪切应力。结果表明,振动剪切应力的振幅随着聚合物熔体的粘度,振动频率和应变振幅的增加而增加,随着熔体温度的增加而减小。     

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。     

振动技术在注射成型中的应用

介绍了振动技术在注射成型中扩应用及其特点,讨论了聚合物熔体粘度随振动频率变化的规律,表明通过控制振动条件可以控制聚合物的冷却速度,进而控制制品的最终凝聚态结构与性能。按振动装置所处的部位不同,分三类简要介绍了振动模塑装置,展望了振动技术的应用前景。     

聚合物熔体缝模内脉动挤出过程的研究

研究了振动场作用下聚合物熔体通过狭缝型流道的脉动挤出过程,探讨了振动参数与聚合物熔体铗缝流的压力降和流率之间的相互关系。结果表明,随着振动场频率和振幅的增加,聚合物熔体狭缝流的压力降减小,流量增率增大。     

振动剪切作用下聚合物熔体的非仿射网络结构模型——振动参数对聚合物熔体弹性的影响

利用非仿射瞬态网络结构本构模型来分析正弦脉动流场中的聚合物熔体第一、第二法向应力差系数的变化规律，以及振动参数(振动频率和振幅)对聚合物熔体的影响作用。结果表明，在实际加工中可以通过增加振幅或振动频率来降低聚合物熔体的弹性，此模型还可以预测到最佳振幅或最佳振动频率。     

短圆管挤出模头中熔体取向行为对螺杆轴向振动响应的光散射研究

利用光散射测量方法研究了短圆管挤出模头中聚合物熔体取向行为对螺杆轴向振动的响应。研究结果表明,螺杆轴向振动使聚合物熔体的流动状态和大分子的取向发生了显著的变化,振动力场中振幅或频率的增加都会引起熔体中大分子取向程度的增大。     

聚合物动态挤出流变行为研究

本文论述聚合物材料毛细管动态流变行为的测量原理,介绍了自行研制成功的用于合物熔体挤出的毛细管动态流变仪。在该仪器上对ＬＤＰＥ进行了实验研究,发现熔体的粘度与振动源的频率、振幅呈非线性关系。在振动必场作用下ＬＤＰＥ熔体的粘度减小,随振动频率的变化有一最小值。这对矣合物动态塑化挤出工艺过程控制具有十分重要意义。     

聚合物熔体在振动场中的流变行为研究

利用自行研制的振动试验装置研究了振动场中聚合物ＨＤＰＥ、ＰＳ熔体在不同压力、温度、频率、振幅条件下的流变行为。试验结果表明,熔体表观粘度随振动频率的增加而降低,但降低的幅度随压力、温度和振幅的不同而不同。     

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。     

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。     

PS在低频振动场中流变行为的研究

本文利用自行研制的振动注射实验台，实现了熔体在低频振动下的剪切－压力振动模式，对PS的流变性能进行实验研究发现，在不同的温度／ 压力／振幅下，P熔体表观粘度随振动的增加而下降存在一个敏感区，并有使表观粘度最低的最佳振动频率，过了敏感区，表观粘度随振动频率的增加有较小的回升，实验曲线趋于平缓。本实验中，PS熔体表观粘度降低多达60．3％。     

HDPE在振动场中挤出成型时的流变行为

利用自行研制的新型液压振动挤出装置研究了高密度聚乙烯（HDPE）在振动场中挤出成型时的流变行为。研究表明,HDPE熔体在振动场中的表观粘度与振动频率、振幅、口模温度和挤出机螺杆转速均有关,随着振动频率的增加,表观粘度先降至最低值,然后回升到一定程度后基本保持不变,但始终低于未施加振动时的表观粘度;振幅越大,振动场对表观粘度的影响就越大;口模温度超过熔点时,振动场对表观粘度的影响有所增大;螺杆转速越大,振动场对表观粘度的影响就越小。     

高分子材料动态成型过程中熔体非线性行为的研究

借助流变测量和连续介质理论,不依赖已有的本构关系,对平行叠加正弦振动条件下高分子熔体经毛细管的动态挤出过程进行了理论分析。以低密度聚乙烯(LDPE)为原材料,实验测量LDPE熔体在一定振动频率和振幅下毛细管入口压力、体积流量和挤出胀大的瞬态值,即可得到动态成型过程中高分子熔体剪切应力、剪切速率和表观粘度的变化规律:随振幅和频率的变化,LDPE熔体的表观粘度呈非线性变化趋势;在不同的振幅和频率下动态挤出LDPE熔体,跟稳态挤出时一样,壁面剪切应力与壁面剪切速率也成非线性比例关系。     

熔体振动成型技术的应用

简要介绍了熔体振动成型技术在注射、挤出、吹塑等方面的应用。通过大量的实验表明 ,熔体振动成型可提高生产率、质量及力学等方面的性能     

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。     

超声波在聚合物成型加工中降粘作用的研究及应用

对超声波在聚合物成型加工中的降粘机理进行了一定的研究,并对它在聚合物成型加工中的应用进行了综述.在聚合物的成型加工中,超声波的合理施加可以大幅度降低聚合物熔体的粘度,降低加工设备的要求和条件,更有利于高粘度聚合物的成型加工.     

The Formula for Apparent Viscosity of Polymer Melt Extruding Through a Capillary Under a Superimposed Vibration

The apparent viscosity of a polymer melt within a capillary was analyzed based on experimental measuring when a sine vibration of small amplitude was superimposed in a parallel manner on the extruding direction of polymer melt. The theoretical model for apparent viscosity of polymer melt under an superimposed vibration was set up independent of any existing constitutive equations. Meanwhile, the calculating steps for previously apparent viscosity were established by making use of novel rheological measurement equipment that was designed by the author. Through collecting and analyzing the instantaneous data of a polymer melt dynamic extruding through a capillary under definite frequency and amplitude of vibration, the apparent viscosity of a polymer melt within a capillary was then calculated.     

瓶级聚酯质量对流变及加工性能的影响研究

研究和分析了加工温度、特性黏数、摩尔质量及其分布、间苯二甲酸含量(IPA)、二甘醇(DEG)含量等因素对瓶级聚酯流变性及加工性能的影响。结果表明,在低剪切速率下,温度的升高使熔体的切力变稀现象逐渐减弱,当剪切速率达到8 000 s-1以上时,温度及剪切速率都几乎对熔体的表观黏度没有影响;摩尔质量越高,熔体黏度的切变速率依赖性越大,摩尔质量分布宽有利于成型加工条件的控制;在相同剪切速率下,熔体的剪切黏度随着IPA含量的增大而逐渐降低;DEG含量低的聚合物熔体在低剪切速率下出现非牛顿性流动的现象比DEG含量高的要明显得多。     

脉动注射对螺线槽模腔熔体流动性能的影响

采用阿基米德螺线槽模具对脉动注射充模过程中聚合物熔体的流变行为进行了实验研究,分析了振动力场对聚合物熔体充模流动性及模腔不同位置聚合物熔体充模压力的影响。结果表明,振动力场的引入有利于降低聚合物熔体的表观粘度,改善熔体的流动性,减小熔体在充模过程的压力损失。这种效果尤其对表观粘度高的聚合物熔体更为明显。     

动态充模过程熔体表观黏度的实时测量与研究

修正了脉动压力诱导注射成型充模过程浇口流道中熔体壁面表观剪切黏度的数学模型,并介绍了建立在此基础上的通过实时测量并记录螺杆位置变化以及浇口流道两端熔体压力变化来表征脉动压力诱导注射成型充模过程熔体实时表观剪切黏度的方法,通过实验研究发现,脉动压力的引入对熔体的实时表观剪切黏度产生了深刻的影响,且降低了充模过程单振动周期内壁面熔体的平均表观剪切黏度及受到的平均剪切应力。在此过程中,还提出了特定振动参数下熔体剪切应力与剪切速率之间相位角的计算方法。