微流道中聚合物熔体的流变特性及其数值模拟

在构建表征微尺度下熔体流变特性的勃度模型基础上,通过分析ABS熔体在不同注射温度、不同截面尺寸微流道中的压力分布,对微注射成型过程中聚合物熔体豁度变化对填充过程的影响规律进行了研究。数值模拟结果表明,在微流道中熔体的微尺度豁度小于传统勃度,且随微流道截面特征尺寸的减小而成比例减小;熔体速度分布随微流道截面特征尺寸减小而趋于均匀。     

宽矩形硅微通道中流动冷凝的流型

对水力直径90.6 μm、宽深比9.668的矩形硅微通道中的流动冷凝过程进行了可视化研究。研究发现,宽矩形硅微通道中的冷凝,沿程主要有珠状-环状复合流、喷射流和弹状-泡状流等流型。在珠状-环状复合流区,冷凝液膜可覆盖通道竖直侧壁,而在通道长边上,仍然为珠状凝结。喷射流位置随着入口蒸气Reynolds数的增大而延后,通道截面形状对流动冷凝不稳定性也存在很大影响。喷射流之后为弹状-泡状流,弹状气泡沿程逐渐缩短,并在表面张力的作用下收缩成圆球形气泡。冷凝通道的平均传热系数将随着入口蒸气Reynolds数的增大而增大。     

矩形微通道中环状冷凝的三维数值模拟

建立了恒热流边界条件下矩形微通道中环状冷凝过程的三维模型。通过求解气相和弯月面区动量和质量方程及薄液膜厚度方程,得到了弯月面毛细半径分布、冷凝液膜厚度分布,以及传热系数和壁面温度分布。薄液膜区液膜将沿程逐渐增厚,到达一极值后再逐渐变薄。在通道截面中,薄液膜区的传热系数大于弯月面,最大局部传热系数及壁面最高温度皆位于薄液膜区和弯月面的连接处。[JP2]在冷凝起始段,通道横截面平均传热系数沿程急剧减小至一极值;在此之后的很长一段距离内,则基本保持不变;[JP]直至接近环状冷凝终点时又再次沿程减小。     

恒壁温下矩形微通道热沉换热特性分析

建立了恒壁温条件下矩形硅微通道热沉的三维模型,对微通道内单相层流的换热和流动特性进行了数值模拟研究,分析结果表明:沿流动方向,热沉流体域的温度梯度大于固体域的温度梯度,且最大的温度梯度出现在入口段;除恒温热沉顶面外,通道顶面的温度最大,通道底面和热沉底面的温度近似趋于定值。通道内的换热研究发现,通道侧壁面的Nu数最大,顶面与底面相差很小,角落处的Nu数趋近于0。     

微注塑相当条件下聚合物熔体的流变性能

首先从微注塑研究现状出发提出流变性能研究的重要性,并讨论微注塑过程的特殊流场;接着以3种常用聚合物材料为例,研究它们在微注塑相当条件下的拉伸与剪切黏度;然后对不同材料以及同一材料不同条件下熔体的拉伸与剪切黏度进行综合比较分析;最后结合微注塑实验中使用不同材料时微结构复制性能产生明显差异的结果,说明熔体流变性能对微注塑过程影响的重要性。     

注射成型过程中非牛顿塑料熔体的流变特性

在探讨塑料熔体粘度模型的基础上，根据塑料熔体在注射成型过程中的流动特点，讨论了一种能够在加工温度和压力条件下，剪切速率在l0～10^3s^-1的变化范围内，相当精确地描述高聚物流变特性的拈度模型。重点讨论了模型的参数拟合和适用范围，为注射模具设计和成型模拟提供了科学依据。     

微尺度通道中聚合物熔体的黏性耗散效应

以双料筒毛细管流变仪和自行研制的黏性耗散测量装置为实验平台,通过对聚甲醛(POM)和聚苯乙烯(PS)两种聚合物熔体在不同剪切速率下,流经长径比相同的直径/当量直径分别为350 μm和500 μm的圆形及矩形截面微通道出口熔体温升的测量,研究了微尺度通道中聚合物熔体流动时的黏性耗散效应及其对熔体流变行为的影响。结果表明,两种截面微通道中的熔体黏性耗散效应均随剪切速率和微道直径/当量直径的增大而明显增强,其中矩形截面微通道中熔体的黏性耗散作用尤为强烈;且在相同实验条件下,结晶性的POM熔体因黏性耗散效应引起的微通道出口熔体温升值,高于非晶性的PS熔体。     

用熔体流动指数仪研究三元乙丙橡胶熔体的流变性能

用熔体流动指数仪研究了三元乙丙橡胶(EPDM)熔体的流变性能,建立了实验条件下EPDM的熔体流动指数(MFI)与流变参数、门尼黏度之间的关系。结果表明,EPDM 70的非牛顿指数和活化能比EPDM 80的大,2种橡胶熔体的剪切速率与MFI成线性关系,剪切黏度与MFI成乘幂关系。     

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。     

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％。     

不同结构聚苯乙烯/蒙脱土复合材料的熔体流动行为研究

分别将聚苯乙烯树脂(PS)与钠基蒙脱土(Na-MMT)和有机化蒙脱土(OMMT)通过熔融复合制备纳米黏土改性的复合材料。通过X射线衍射(XRD)对复合材料的微观结构进行了分析,采用HAAKE流变仪和熔体流动速率仪研究了复合材料的熔体流动行为。结果表明,Na-MMT在与PS熔融复合前后,其片层间距没有发生变化,PS分子链没有插入蒙脱土片层之间,所形成的是一种填充型复合材料。OMMT在熔融复合后,片层间距显著增大,与PS分子链形成了插层复合结构。蒙脱土含量相同时,PS/Na-MMT复合体系的熔体流动性能比PS/OMMT体系更好。研究认为,熔融复合过程中PS分子链的断链和2种复合材料结构上的差异是影响2种材料流动性能的主要因素。     

矩形微通道内相变微胶囊悬浮液换热特性

与常规传热流体相比,相变微胶囊悬浮液因具有较大的表观比热和较高的热能存储容量而具有良好的应用前景。基于此背景,通过实验研究了蒸馏水、1.0%和2.5%浓度的相变微胶囊悬浮液在长100mm,宽度和深度都为0.5mm的矩形微通道中的换热特性。相变微胶囊悬浮液因具有较大的相变潜热、颗粒的扰动和颗粒周围的微对流而表现出比蒸馏水更好的换热性能。相比于蒸馏水,相变微胶囊悬浮液对应的平均Nu更大一些,且当Re增大时,Nu也随之增大;在Re不变的情况下,相变微胶囊悬浮液使通道平均壁面温度比蒸馏水的更低;随着相变微胶囊悬浮液浓度的增加,换热性能增强。     

Dynamic Rheological Characteristics of Polycarbosilance Melt in Linear Viscoelastic Region

Silicon - A series of strain, temperature and frequency sweep measurements were performed to systematically study the dynamic rheological properties of polycarbosilance (PCS) in linear viscoelastic...     

阻燃PS的流变性能

在聚苯乙烯(PS)中填充十溴二苯醚或共混溴化聚苯乙烯(BPS)得到阻燃PS。借助毛细管流变仪,研究了阻燃PS的流变性能。结果表明：阻燃PS熔体表观黏度（ηa）随剪切速率的增大而减小、随温度的升高而降低,具有假塑性流体的特性;填充十溴二苯醚的阻燃PS的叼。比纯PS显著降低,黏流活化能(Eη)为40．74kJ／mol,200～220℃时,非牛顿指数(n)为0.35-0．43;共混BPS的阻燃PS的ηa与纯PS接近,Eη为75.32kJ／mol,200～220℃时,n为0．48～0．57。     

聚苯乙烯共混聚丙烯树脂的熔融流变行为

文章研究了聚苯乙烯（ＰＳ）与聚丙烯（ＰＰ）共混物的熔融流变行为。采用索氏抽提法研究表明ＰＳ与ＰＰ产生了接技反应，ＰＳ用量在０～２０ｗｔ％范围内，１０ｗｔ％共混物接技量为最大，同时在ＰＰ中分散的ＰＳ粒径最小。随着ＰＳ含量的增加，减少了熔融粘度，组成－熔融粘度曲线在ＰＳ为１０ｗｔ％时略有所弯曲，通过接技反应，增大了ＰＰ粒子的范畴。     

Melt Rheological Properties of Silver-Powder-Filled Polypropylene Composites

The melt rheological properties of titanate coupling-agent-treated particulate silver powder (varying from 0 to 5.6 vol% of Ag) were investigated. The effect of filler concentration on shear stress, shear rate, melt viscosity, and melt elasticity parameters were determined by using a piston-type capillary rheometer. The study shows that the materials follow a power law in viscous behavior over the entire range of shear rates and temperatures investigated. The melt viscosity decreases with filler content up to 4.1% and increases with a further increase in filler content. Interestingly, the viscosity of the composition was lower than that of unfilled polypropylene. The melt elasticity decreases with an increase in Ag content in the composites up to 4.1%; beyond that, it increases. The effect of temperature on the viscoelastic properties of filled polypropylene was also investigated.     

聚苯乙烯/CO2的在线流变行为研究

通过在线流变实验研究分析了聚苯乙烯/CO2溶液的流变行为,并由实验推导出了不同工艺条件下零剪切黏度η0以及非牛顿指数n的计算公式。同时采用超声波探测系统测量了不同温度条件下PS/CO2溶液的临界压力。     

PPESK／PS共混物流变性能的研究

以溶液共沉淀的方法制备了含二氮杂萘联本结构的聚芳醚砜酮（PPESK）。聚苯乙烯（PS）共混物，用毛细管流变仪测定了共混物的流为性能。结果表明，在本实验条件下，PPESK／PS共混物熔体属假塑性非牛顿汉体，其熔体粘度随PS含量的增加、温度的升高、剪切速率的增大而下降。PS的加入有利于改善PPESK的熔融加工流动性。