高分子量微生物纤维素LiCl/DMAc纺丝溶液流变性研究

微生物纤维素溶液流变性能对其纺丝工艺研究具有重要的指导意义,以8%LiCl/DMAc为溶剂采用旋转流变仪对不同分子量、不同固含量溶液的稳态流变及动态流变进行了测定。结果表明:微生物纤维素的LiCl/DMAc溶液属于非牛顿假塑性流体;高分子量的溶液比低分子量的溶液黏度要高;随温度的升高,溶液表观黏度不断下降,高浓度的溶液在低剪切速率下对温度更敏感,且浓度越高,结构黏度指数越大,纺丝难度越大。通过动态流变得知,溶液浓度越高,体系弹性强度及黏滞力越大,但对外部剪切力越敏感,其物理稳定性越弱。     

聚碳酸酯/甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共混物的流变性能

利用双螺杆挤出机制备了聚碳酸酯/甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共混物(PC/MBS),研究了温度和MBS含量对PC/MBS共混物主要流变性能参数的影响。结果表明,MBS能有效改善PC的加工性能。共混物表观黏度随温度升高而降低。当MBS质量分数低于15%时,随着MBS含量的增加,共混物的表观黏度和粘流活化能降低,同时非牛顿指数增加。MBS质量分数为15%时,共混体系流变性能最好。继续增加MBS含量,流变性能变差。     

改性聚乙烯醇的流变行为及其吹塑加工研究

研究了改性PVA体系的流变性能及挤出胀大行为。结果表明,改性PVA熔体为假塑性流体,适合挤出吹塑成型。在相同加工条件下,Ac含量增加,改性PVA体系表观黏度和剪切敏感性下降,温度敏感性升高,且改性体系的挤出胀大比减少。通过优化改性PVA组分和挤吹工艺条件,初步实现了PVA吹塑成型。     

PP/EPDM-g-MAH/Al(OH)_3/FA复合体系流变性能研究

以毛细管流变仪研究了粉煤灰(FA)改性聚丙烯/三元乙丙橡胶接枝马来酸酐/Al(OH)_3/FA[PP/EPDM-gMAH/Al(OH)_3/FA]阻燃复合体系的流变行为,讨论了复合材料的组成、剪切应力和剪切速率及温度对熔体流变行为、熔体黏度的影响,测定了不同配比的复合材料熔体的非牛顿指数(n)和挤出膨胀比。结果表明:PP/EPDM-g-MAH/Al(OH)_3/FA熔体为假塑性流体,表观黏度随着剪切速率增加而降低。当FA的含量在0%~25%范围内时,共混物的n1,且在5%和20%处有2个极大值点,表观黏度呈先增后减再增的趋势;FA可降低共混熔体的粘流活化能,但适量FA仍可保证温敏性不会降低太大,复合材料的挤出胀大现象随FA增加有所降低。     

丝素蛋白/聚乳酸共混溶液的流变性能

以六氟异丙醇(HFIP)为丝素/聚乳酸(SF/PLA)的溶剂,得到了不同质量比的SF/PLA共混溶液。采用锥板流变仪研究了共混溶液的流变性能,探讨了共混溶液的非牛顿指数、流动曲线及表观粘流活化能。研究结果表明,在本实验条件下,共混溶液为非牛顿流体;低剪切速率时,SF/PLA共混液是剪切增稠流体;高剪切速率时,SF/PLA共混溶液是剪切变稀流体,添加PLA组分使共混液的黏度下降;各种比例SF/PLA共混溶液的黏度受温度影响不大。     

全同聚1-丁烯/低密度聚乙烯共混体系的流变性能

采用双毛细管流变仪研究了全同聚1-丁烯/低密度聚乙烯(iPB/LDPE)共混体系的流变性能。结果表明,随着iPB用量的增加,共混熔体的剪切黏度呈先下降后上升的趋势;iPB/LDPE共混熔体在剪切速率为100 s-1~1000 s-1时,为假塑性流体,且随着iPB含量增加和温度升高,其非牛顿性增大;共混体系的表观黏度随剪切速率和剪切应力的增大、温度的升高而减小;粘流活化能随剪切速率的增大呈逐渐减小的趋势。     

聚乙烯醇水溶液的剪切流变行为

研究了不同浓度和分子量的聚乙烯醇(PVA)水溶液的流变性能。讨论了剪切速率和温度对PVA水溶液的表观黏度、非牛顿指数和粘流活化能的影响。实验结果表明,随剪切速率增加,不同浓度和聚合度样品间黏度的差别降低,所有PVA水溶液均显示剪切变稀行为。随PVA浓度提高,溶液的非牛顿指数是先增大后降低。同时发现剪切速率的变化影响PVA水溶液黏度的温度依赖性。     

干法纺多孔二醋酸纤维的制备及表征EI北大核心CSCD

为制备高比表面积且环境友好的纤维材料,以二醋酸纤维素(CDA)为溶质,二氯甲烷/丙酮为复配溶剂,通过干法纺丝工艺制备了多孔二醋酸纤维。探讨了质量分数、溶剂配比对干二醋酸纤维纺丝液流变性能的影响,并通过扫描电子显微镜、三维景深显微镜、全自动比表面积及孔隙度分析仪,对所制备多孔纤维形貌进行了表征,分析了纺丝液性能对纤维形貌的影响。结果表明,随着浓度提高,纺丝液表现黏度上升、非牛顿指数下降、结构黏度增大;复配溶剂体系中,随着二氯甲烷含量提高,纺丝液表现黏度和表面张力有所上升;而随着浓度增大及二氯甲烷含量下降,导致不易形成多孔纤维。     

干法纺多孔二醋酸纤维的制备及表征

为制备高比表面积且环境友好的纤维材料,以二醋酸纤维素(CDA)为溶质,二氯甲烷/丙酮为复配溶剂,通过干法纺丝工艺制备了多孔二醋酸纤维。探讨了质量分数、溶剂配比对干二醋酸纤维纺丝液流变性能的影响,并通过扫描电子显微镜、三维景深显微镜、全自动比表面积及孔隙度分析仪,对所制备多孔纤维形貌进行了表征,分析了纺丝液性能对纤维形貌的影响。结果表明,随着浓度提高,纺丝液表现黏度上升、非牛顿指数下降、结构黏度增大;复配溶剂体系中,随着二氯甲烷含量提高,纺丝液表现黏度和表面张力有所上升;而随着浓度增大及二氯甲烷含量下降,导致不易形成多孔纤维。     

超临界二氧化碳辅助挤出制备微孔醋酸纤维素

为了连续化制备泡孔结构良好的微孔二醋酸纤维素(CDA)材料,采用超临界二氧化碳(SC-CO_2)辅助CDA挤出发泡,通过扫描电镜对微孔CDA材料断面形貌进行了观测,研究了CO_2注气量、螺杆转速和溶剂比对CDA泡孔形貌的影响,结果显示,随着CO_2注气量增加,泡孔密度从9.3×10~7 cm~(-3)增加至1.04×10~(11) cm~(-3),平均泡孔直径从10.06μm减小至1.16μm;随着螺杆转速的提高,压降速率显著增加,泡孔密度从6.6×10~7 cm~(-3)增加到了9.12×10~(10) cm~(-3),泡孔直径从28.1μm减小到了0.88μm;随着醇酮溶剂用量的增加,泡孔密度降低,并出现了泡孔合并现象。采用SC-CO_2辅助挤出发泡技术可以制备出含有致密泡孔结构的微孔CDA材料。     

SC-CO2及工艺条件对高固含量发射药CA/CaCO3体系挤出停留时间的影响

为了研究挤出过程中超临界二氧化碳（SC-CO₂）对高固含量发射药停留时间分布的影响，采用示踪粒子轨迹跟踪技术研究了醋酸纤维素（CA）/碳酸钙（CaCO₃）/SC-CO₂代料停留时间的影响因素，结合反应器流动模型确定了CA/CaCO₃/SC-CO₂在机筒中的流动情况。数值模拟结果显示,注入体积流量为0.1 mL/min的SC-CO₂后，平均停留时间缩短了35%，Pe减小了196.4；螺杆转速由6 r/min增加到14 r/min时，平均停留时间缩短了54.5%，Pe减小了210.8；当机筒温度从40 ℃升高至60 ℃，平均停留时间减少了19%，Pe减小了75.0。反应器流动模型拟合结果显示,螺杆转速由6 r/min增加到14 r/min时，CA/CaCO₃/SC-CO₂的体积分数从0.65降低到0.62。由此可知，SC-CO₂的加入、螺杆转速的增加以及机筒温度的升高都显著缩短了物料的停留时间，并促进了轴向混合，CA/CaCO₃/SC-CO₂在螺杆内的主要流型为活塞流。     

In-process rheometry as a PAT tool for hot melt extrusion

Real time measurement of melt rheology has been investigated as a Process Analytical Technology (PAT) to monitor hot melt extrusion of an Active Pharmaceutical Ingredient (API) in a polymer matrix. A developmental API was melt mixed with a commercial copolymer using a heated twin screw extruder at different API loadings and set temperatures. The extruder was equipped with an instrumented rheological slit die which incorporated three pressure transducers flush mounted to the die surface. Pressure drop measurements within the die at a range of extrusion throughputs were used to calculate rheological parameters, such as shear viscosity and exit pressure, related to shear and elastic melt flow properties, respectively. Results showed that the melt exhibited shear thinning behavior whereby viscosity decreased with increasing flow rate. Increase in drug loading and set extrusion temperature resulted in a reduction in melt viscosity. Shear viscosity and exit pressure measurements were found to be sensitive to API loading. These findings suggest that this technique could be used as a simple tool to measure material attributes in-line, to build better overall process understanding for hot melt extrusion.     

超临界CO2爆破剥离石墨/低密度聚乙烯导电复合材料

以低密度聚乙烯为基体,天然石墨为填料,通过熔融共混法制备了导电复合材料,并进一步采用超临界二氧化碳对其进行爆破处理,得到经CO2剥离分散后的导电材料。通过万用表、旋转流变仪和万能拉力试验机对超临界二氧化碳处理前后的复合材料的电性能、流变性能和力学性能进行了测试。结果表明,未经超临界二氧化碳处理,复合体系发生导电逾渗时填料含量为40%~45%,发生流变逾渗时填料含量为35%。经超临界二氧化碳处理后,导电逾渗发生时填料含量降低到25%~30%,体系的电阻率下降了1~2个数量级,流变逾渗现象出现的填料含量也降低至20%。并且与未经超临界二氧化碳处理的复合材料相比,处理后材料的拉伸强度与断裂伸长率均有所增加。     

木粉对聚乳酸流变、结晶及发泡行为的影响

以超临界CO_2为发泡剂,设计高温保压、低温快速泄压发泡的工艺,制备微孔发泡木粉/聚乳酸复合材料。利用X射线衍射仪、差示扫描量热仪、旋转流变仪对复合体系结晶及流变性能进行分析。采用排水法及扫描电镜研究了木粉含量对发泡材料表观密度、发泡倍率,泡孔密度及泡孔形貌的影响。结果表明,木粉的加入提高了木粉/聚乳酸复合材料熔体的复数黏度和储能模量,降低了聚乳酸的结晶度,提高了泡孔密度,减小了泡孔尺寸。当木粉含量为20%时,木粉/聚乳酸发泡材料表观密度为0.19g/cm~3,发泡倍率达到7倍,泡孔密度为7.23×10~8 cm~(-3),平均泡孔直径为20μm。     

单螺杆橡胶挤出机三维非等温流动数值模拟

为研究胶料在挤出过程中的流动模式,本文建立了具有复杂几何构型的主、副螺纹单螺杆螺槽内胶料三维非等温流动的有限元模型,采用Bird-Carreau模型和Arrhenius shear stress方程分别表征胶料黏度随剪切速率和温度的变化,并通过热力学估算确定了合理的机筒壁热学边界条件.在此基础上求解了20 r/min转速下的速度场、温度场和压力场,并将温度数值计算结果与实测结果进行了对比,两者吻合较好,这表明了模型的有效性.此外,通过模拟发现主、副螺纹构型的热喂料螺杆确实可以避免挤出过程中的"死区"并提供更强剪切作用;螺杆挤出段的副螺纹阻碍了胶料的流动,使得该处压力更大;由于受剪切时间更长、更强烈,胶料在挤出段温度最高.最后考察了不同转速下的压力和温度,结果发现挤出过程的最大压力与最高温度均随转速增大而升高,与此同时由于胶料自身的剪切变稀特性和温度依赖性,压力与温度上升的趋势会随着转速的升高而减缓.     

高固含量改性双基推进剂流变性能的影响因素

为了了解含RDX的高固含量改性双基(CMDB)推进剂的流变性能,采用转矩流变仪研究了螺杆转速、机体温度、口模直径、口模长径比以及RDX含量对CMDB推进剂(代料或实料)流变性能的影响。结果表明:CMDB推进剂代料表观黏度会随着螺杆转速的增加、药浆温度的升高、口模长径比的增大而减小,随口模直径的增加而小幅度增加;CMDB推进剂表观黏度随RDX含量增加而减小,且随着螺杆转速的增加,表观黏度降低趋势更加明显。     

聚丁二酸丁二醇酯离聚物微孔发泡性能

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)综合性能优越,但因熔体黏度低而难以用于制备微孔塑料。论文采用离子化改性提高PBS熔体黏度,用于超临界二氧化碳(sc-CO_2)发泡。将丁二酸与丁二醇预缩聚后,添加二乙醇胺盐酸盐和二异腈酸六亚甲基酯(HDI)进行扩链反应,制备氨基离子浓度(UIC)为1%~5%的PBS离聚物(PBSUI),再以sc-CO_2发泡制备PBSUI微孔塑料。采用动态流变仪和X射线衍射测试PBSUI的流变行为和结晶性能,随着UIC的增加,由离子簇聚集产生的物理交联提高了PBSUI的熔体黏度和松弛时间,发泡前后PBSUI结晶度和球晶的直径均降低。扫描电镜结果表明,随着UIC增加,PBSUI泡孔由圆形转变为多边形,泡孔平均直径(D)、壁厚和开孔率下降,而泡孔密度(N_f)和发泡倍率则上升。当UIC为3%,PBSUI的D为2.05μm,N_f达1.73×10~(10)cm~(-3),发泡倍率超过10,由离子簇聚集引起的物理交联和异相成核作用,显著提高了PBSU的发泡性能,获得了泡孔形态良好的微孔泡沫塑料。     

聚乳酸/热塑性玉米淀粉/SiO_2复合材料的流变性能和力学性能

采用双螺杆挤出机,通过熔融共混制备了热塑性玉米淀粉基纳米二氧化硅(SiO_2)母料和聚乳酸(PLA)/热塑性玉米淀粉/SiO_2复合物,利用转矩流变仪研究了其流变性能。结果表明,热塑性玉米淀粉基纳米SiO_2母料熔体和PLA/热塑性玉米淀粉/SiO_2复合物熔体的非牛顿指数小于1,属假塑性流体。热塑性玉米淀粉基纳米SiO_2母料熔体黏度随纳米SiO_2用量的增大而提高,SiO_2用量为8phr的母料4#熔体黏度对剪切速率的依赖性最强。PLA/热塑性玉米淀粉/SiO_2复合物熔体黏度决定于热塑性玉米淀粉基纳米SiO_2母料中纳米SiO_2用量,可以通过调整母料用量和母料中SiO_2用量,调整复合物的熔体流动。PLA/热塑性玉米淀粉/SiO_2复合物的缺口冲击强度随纳米SiO_2母料份数的增加而增大。     

聚合物基熔铸炸药螺旋立式挤注过程的流场仿真研究

针对当前聚合物基熔铸炸药装药工序中的人机面对、手工作业问题，拟采用立式螺压工艺来实现药浆的连续挤注以及弹体的自动装药，故在表征药浆流变特性的基础上对其流场特征参数进行仿真分析。结果表明:液相载体的润滑作用以及剪切过程中固相颗粒的取向排列均会导致药浆表观黏度的下降。提高螺杆转速可以显著增大药浆的流动性及产能，但也会造成剪切速率的线性递增以及压力的阶梯状递增。同时，剧烈的剪切作用也会拓宽药浆的温度分布范围，并将最高温度提高18.6 ℃；需要借助芯部调温来削弱螺杆的剪切升温效应，确保工艺安全性。     

聚丙烯腈/二甲基亚砜纺丝原液流变性及流变方程拟合

以高黏均分子量(-Mη)聚丙烯腈(PAN)为研究对象,系统研究了黏均分子量(-Mη,以下简称分子量)、温度(T)、固含量(wt)和剪切速率(γ)对聚丙烯腈(PAN)/二甲基亚砜(DMSO)纺丝原液流变性能的影响。结果表明,纺丝原液分子量和剪切速率皆存在一个临界值。在临界值之前,表观黏度随分子量增加迅速增大,随剪切速率的增加迅速降低,在临界值之后,变化趋势均趋于平缓;且临界值不随温度变化而改变;依据试验结果进行表观黏度与四因素线性相关方程拟合,经对比,计算值与实验值相差不大,可以为纺丝原液表观黏度的预测和后续纺丝工艺的改进提供理论参考。