超声波在线检测高分子材料在流变仪中的挤出行为(I)

把超声波检测系统和流变仪操作系统相结合,使用狭缝口模,同时采用温度和压力传感器等,考察在线加工条件下超声波信号与高分子材料结构之间的对应关系。研究发现,超声波参数(速度和衰减)随着聚合物熔体在平板流变仪中受到的剪切力的变化而变化,这种变化能应用于在线检测聚合物熔体粘度和松弛结构的变化。通过改变加工条件,发现超声波与聚合物熔体以及加工条件有一一对应的指纹关系,超声波的这一特点可以用于在线检测聚合物在加工过程中结构的变化,而压力和温度传感器则不能。     

超声波在线检测聚合物材料在流变仪中的挤出行为(Ⅱ)

将超声波检测系统和狭缝流变仪操作系统相结合,采用超声波在线检测了聚丙烯(PP)和聚苯乙烯(PS)在挤出过程中的流变性能。研究发现,超声波速度能有效表征聚合物熔体的剪切变稀行为和聚合物分子链的应力松弛行为;且在一定的加工条件下,超声波速度与聚合物黏度间存在幂指数关系,其中指前因子和幂指数随着加工温度的升高而降低。文中将Maxwell模型思想引入到超声波中,用以表征聚合物材料松弛行为,结果发现,广义的Maxwell方程模拟结果与实验结果可以很好地吻合。这一思路可以用于考察聚合物材料在挤出过程中的粘弹性为,并能指导实际加工生产。     

聚合物熔体超声辅助加工的研究进展

综述了超声波应用在聚合物熔体加工成型过程的相关研究。从超声波对聚合物熔体的物理和化学作用两方面分别阐述超声波辅助加工作用机理,超声波辅助加工能够改善加工性能,增强分子扩散,调控形态结构;超声波产生的力化学作用会诱导大分子链断裂,实现不相容聚合物体系原位增容和非极性聚合物功能化改性(接枝共聚)。展望了超声波在聚合物熔体加工中的工业化前景。     

利用聚合物PVT关系在线控制技术的实验研究

为了提高注射成型过程的控制精度,研发了一种利用聚合物PVT（压力-比容-温度）关系在线控制技术,分别在制品质量重复精度、模具温度的变化、制品质量变化、模腔熔体压力和温度的变化情况等方面做了详细的分析和讨论.研究发现,这种在线控制技术利用控制熔体压力和温度关系实现了对熔体比容的控制,从而可以大幅度提高制品质量重复精度.     

塑料振动加工与样品成型一体化试验机的研制

基于英国剑桥大学的多通道流变仪(Multipass Rheometer),研制了一款塑料振动加工与样品成型检测一体化试验机。该试验机将振动等物理场作用与模具成型相结合,集剪切、加压、振动以及样品加工成型检测功能于一体,可直接在线监测聚合物相转变过程并成型得到检测试样,可实现多种实验功能。在试验机的基础上,研究了在连续型稳态流变测量模式下,低密度聚乙烯(LDPE)在不同频率(0 Hz,1.6 Hz,6.5 Hz,10 Hz和12.2 Hz)的振动场作用后的流变特性,通过比较发现,在相同的塑化温度下,振动场作用加速了LDPE熔体的剪切变稀过程,其影响程度随振动频率的增大而增大。该仪器可用于多元场量作用下聚合物体系及各类混合物的加工性能与工艺条件之间影响规律的研究。     

超声振动对闪光铝颜料填充HDPE复合材料流变行为和性能的影响EI北大核心CSCD

以改进的超声波辅助的转矩流变仪作为聚合物超声处理装备,测量高密度聚乙烯/闪光铝片颜料(HDPE/Al)复合材料的流变行为,并研究超声波强度对HDPE/Al复合材料的流变行为、晶体结构、结晶度和热稳定性的影响。结果表明,超声波能提高HDPE/Al复合材料的流动速率,降低表观剪切黏度与口模压力;超声波强度越大,表观剪切黏度与口模压力的下降越显著,越有利于促进聚合物熔体的流动,当超声波强度为300 W,流变仪转速为5r/min时,表观黏度下降了61%,而口模压力下降了58%;超声处理提高了HDPE/Al复合材料的结晶度并细化了晶体片层的厚度;超声波强度在200W时能够显著提高HDPE/Al复合材料的热稳定性。     

超声振动对闪光铝颜料填充HDPE复合材料流变行为和性能的影响

以改进的超声波辅助的转矩流变仪作为聚合物超声处理装备,测量高密度聚乙烯/闪光铝片颜料(HDPE/Al)复合材料的流变行为,并研究超声波强度对HDPE/Al复合材料的流变行为、晶体结构、结晶度和热稳定性的影响。结果表明,超声波能提高HDPE/Al复合材料的流动速率,降低表观剪切黏度与口模压力;超声波强度越大,表观剪切黏度与口模压力的下降越显著,越有利于促进聚合物熔体的流动,当超声波强度为300 W,流变仪转速为5r/min时,表观黏度下降了61%,而口模压力下降了58%;超声处理提高了HDPE/Al复合材料的结晶度并细化了晶体片层的厚度;超声波强度在200W时能够显著提高HDPE/Al复合材料的热稳定性。     

聚合物挤出加工在线检测技术进展

聚合物挤出加工能有效地将聚合物熔融和机械混合的优势结合在一起,是制备高性能聚合物材料的重要手段。然而,挤出机复杂的几何结构和瞬态流动特征导致了挤出加工过程中的流动和混合非常复杂。因此,为了理解挤出加工过程,开发实时的在线检测技术尤为重要。文中从聚合物熔体的流动、混合和反应等角度综述了近些年来聚合物挤出加工过程中各种在线检测技术,并对这一领域的技术发展进行了展望。     

聚丙烯和聚乙烯熔融过程的超声波扫描热学分析

用建立的超声波和PVT同步检测装置检测了聚丙烯和聚乙烯的熔融行为。改变温度,高密度聚乙烯中超声波曲线与动态扫描量热学(DSC)曲线有一定相似性,可反映熔融过程。不同压力下超声曲线相似;随压力升高,熔融起始温度、峰值温度和结束温度都向高温几乎呈线性偏移。粒料和密实本体料的密度随温度变化规律不同,基于机械波特性的超声振幅和衰减曲线能体现其变化特点。可见,超声波扫描热学(USC)可研究压力和时间对聚合物熔融的影响,接近工程条件,可用于在线检测。     

一种评价毛细管流变仪中压力效应的方法

研究了聚合物流体毛细管流动中非牛顿粘度的压力效庆问题，并提出一估算压力β的简单表达式。应用毛细管流变仪研究了高密度聚乙烯熔体的压力流动。结果表明，在相同的温度条件下，β的计算值与文献报道的数据较为接近。     

纵向超声波辅助微注塑方法

微注塑过程中,聚合物熔体在微小腔体中流动时充模阻力比常规注塑大,这影响了熔体填充效果,同时热量损失的不均衡性和不确定性容易导致注塑精度不高．提出了纵向超声波辅助微注塑方法,并对超声波振动对聚合物熔体的作用机理进行了探讨,分析了超声换能器结构对应力、振幅和响应频率的影响．基于对微注塑过程的模拟结果,开发了纵向超声波辅助微注塑装置．通过在微注塑过程中纵向超声波对熔体的能量作用降低熔体黏度,改善了熔体流动和充填性能．为了验证超声波辅助微注塑的效果,进行了菲涅尔透镜实际注塑实验．实验结果表明,相同的注塑工艺条件下,超声辅助微注塑过程中聚合物熔体的充填性能提高了6．91％．     

超声波速表征聚合物熔体黏度的方法

应用S-S状态方程和笔者前文的比容与超声波声速关系,建立自由体积与超声波声速关系。进而应用Doolittle方程中黏度和自由体积关系建立了黏度和超声波声速之间定量模型。将实验拟合的参数值代入声速-自由体积模型计算黏度,计算值与实验值基本符合,说明模型有较好的适用性。进一步直接拟合声速-黏度试验曲线,获得了幂律函数模型。这2个模型为超声波在线检测熔体黏度提供了条件。在不同剪切应力下,测试聚丙烯(PP)、聚乙烯(HDPE)和聚苯乙烯(PS)的热膨胀系数(αf)及声速温度系数(kv)。随剪切应力增大,不同聚合物的αf和kv上升趋势不相同(HDPE>PP>PS)。     

热致液晶高分子聚酯醚砜及其共混物流变行为的研究

利用于板流变仪及熔融指数仪研究了一种新型热致液晶高分子材料聚酯醚砜（ＰＥＥＳ）的流变行为，测定了该聚合物的熔体粘度－温度、粘度－剪切速率关系，以及聚合物的熔融指数－温度关系。实验结果表明，该聚合物具有热致液晶的流变特性。同时研究了该液晶聚合物与含酚酞侧基的聚芳醚砜（ＰＥＳ－Ｃ）组成的不同组分含量的原位复合材料在３６０℃下的熔融指数变化，表明该液晶聚合物能降低ＰＥＳ－Ｃ的熔体粘度，进一步说明此液晶聚合物具有改善ＰＥＳ－Ｃ的熔融加工性能的作用。     

聚合物熔体振动挤出成型技术的研究进展

介绍了各种聚合物熔体振动挤出成型技术,包括机械振动、电磁振动和超声振动,对实现振动的装置或口模进行了简要介绍,利用这些振动设备对聚合物熔体振动挤出技术进行研究,发现振动挤出可使聚合物熔体加工流变性能和力学性能都得到一定程度的改善,凝聚态结构也发生了一些变化。     

通过聚丙烯/聚乙烯二元体系的流变控制制备聚合物多层片材

通过毛细管流变仪研究了二元聚合物体系的分相流动行为,以及在动态外场作用下的演变规律,利用低黏度熔体包覆高黏度熔体的"粘性包覆"现象,筛选出具有满足分相流动条件并特定黏度比的聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP),成功地一次成型制备出多层聚合物膜片。利用凝胶色谱仪、偏光显微镜、有限元分析软件等对PP/PE二元体系的形态结构进行了研究,并探讨了分层流动的机理。结果表明,通过PE/PP黏度比可以控制材料流变行为,从而制备"核壳"结构和PP-PE-PP"三明治"结构,并优化出最适宜的加工窗口。同时,发现流动过程中PP和PE的径向速度是不同的,分层流动是材料粘弹性和加工流场共同作用的结果。     

超声在聚合物熔体检测与成型加工中的应用

介绍检测超声与功率超声各自特点及其分别在聚合物熔体检测和成型加工过程中的应用,对超声实时检测、精准反馈聚合物熔体内部信息和提高熔体性能、成型制品质量等方面的作用机理和应用效果进行概述;并对超声在聚合物熔体检测与成型加工中的发展进行了展望。     

乙烯共聚聚丙烯流延膜树脂的凝聚态和流变特性

研究了均聚聚丙烯流延膜树脂(CPP)和含乙烯的无规共聚聚丙烯流延膜树脂(CEPP)的结构与加工性能,采用差示扫描量热(DSC)研究CPP和CEPP结晶和熔融性能;以毛细管流变仪研究CPP和CEPP的熔体黏度与剪切应力关系及剪切速率、乙烯含量和粘流活化能的关系.研究发现,随着乙烯含量的增加,CEPP的热封温度降低而软包装...     

热致液晶高分子聚酯醚砜及其共混物变行为的研究

利用平板流变仪及熔融指数仪研究了一种新型热致液晶高分子材料酯醚砜（ＰＥＥＳ０的流变行为，测定了该聚合物的熔体粘度－温度，粘度－剪切速率关系。以及聚合物的熔融指数－温度关系。实验结果表明，该聚合物具有热致液晶的流变特性。同时研究了该液晶聚合物与含酚酞基的降芳醚砜（ＰＥＳ－Ｃ）组成的不同组分含量的原位复合材料在３６０℃下的熔融指数变化，表明该液晶聚合物能降低ＰＥＳ－Ｃ的熔体粘度，进一步说明此液晶聚合物     

胍基聚电解质与聚丙烯共混体系的流变性能研究(Ⅰ)PHGC/PP

以毛细管流变仪研究了不同组成的 PHGC/ PP共混体系的熔体流变行为 ,分别讨论了熔体粘度与温度、共混体系组成之间的关系 ,并在电镜下观察了共混体系的相态结构 ,分析了共混体系的相容性对熔体流变行为的影响。结果表明 ,在实验条件下 ,PHGC/ PP共混体系为切力变稀型流体 ;PHGC与 PP相容性较差 ,在 PP中分散颗粒较大 ;PHGC含量较低时 ,熔体粘度有极小值 ,随着温度和剪切速率的变化 ,熔体粘度随 PHGC含量的变化呈现出不同的变化趋势。在 PHGC含量为 2 .5 %时 ,非牛顿指数最大 ,粘流活化能最小     

短切碳纤维增强尼龙66复合材料注塑成型工艺模拟

采用毛细管流变仪和自制小型模具,对不同质量分数的短切碳纤维增强尼龙66(CF/PA66)复合材料颗粒进行了熔体流动性能分析和注塑成型工艺模拟,实现少量原料快速模拟CF/PA66的注塑成型工艺参数。研究表明:短切CF/PA66复合材料的熔体属于幂律流体,熔体黏度随温度、压力和CF质量分数变化显著,当温度和压力升高到临界值后熔体流变特性从假塑性区进入牛顿区;随着CF质量分数的增加,CF/PA66复合材料适宜成型温度提高。实验中PA66、CF质量分数为10wt%和20wt%的CF/PA66三种颗粒的适宜成型温度分别为278~285℃、280~287℃、290~298℃,通过对熔体进行Bagley压力校正,三种颗粒适宜成型的最小注塑压力分别为24.3MPa、29.4MPa、35.1MPa;将流变仪模拟所得参数应用于注塑成型工艺,所得样品的拉伸强度与流变仪制备的试样非常接近,进一步说明了毛细管流变仪模拟CF/PA66注塑成型过程的可行性和有效性,为其注塑成型工艺条件提供了理论依据。