基于分子模型的支化聚合物流变性能模拟

通过布朗(Brown)动力学方法模拟了有限伸展非线性弹性(FENE)珠-簧链支化聚合物分子模型在稳态和瞬态剪切流场中的运动,得到分子构象信息,同时对支化聚合物分子力场进行计算分析,模拟支化聚合物流变性质,研究支链长度、弹簧模型参数和剪切速率等对该模型定常与非定常流变性质的影响。结果表明,珠簧链模型能够较好地描述支化聚合物分子结构,随支链长度的增加,支化聚合物黏度升高,随剪切速率的升高,伴随有假塑性剪切变稀现象发生,并且弹簧拉伸常数不同,支化聚合物黏度稳态值也不同。     

三臂星形聚苯乙烯的链缠结及松弛行为

使用差示扫描量热仪和旋转流变仪测定了三臂星形聚苯乙烯(sPS)的玻璃化转变温度、稳态及动态流变性能,并与线型聚苯乙烯(lPS)进行对比分析,研究三臂星形支化结构对聚苯乙烯链缠结及松弛行为的影响。结果表明,当sPS双臂长度与lPS主链长度相当时,sPS的玻璃化转变温度(T_g)、储存模量(G')、零剪切黏度(η_0)、末端松弛时间均大于lPS,而非牛顿指数(n)更小;当sPS与lPS重均相对分子质量相当时,sPS的T_g、n更大,η_0更小,末端松弛时间更短。sPS长支链的存在对链缠结的促进作用小于sPS高线团密度对链缠结的抑制作用,单根支链的引入主要延缓了PS的链段松弛。     

聚乙烯熔融纺丝测量的拉伸主曲线分析

根据各种温度条件下低密度聚乙烯(LDPE)和线性低密度聚乙烯(LLDPE)熔体的熔融纺丝测量结果,绘制了拉伸主曲线;比例系数b反映了拉伸过程中的分子链解缠和取向对于熔体拉伸流变性能的综合作用,与温度T呈线性关系;利用b值和参考曲线,对设定温度条件下的拉伸黏度曲线进行了估箅,与实测值吻合良好.主曲线分析扩展了熔融纺丝法的...     

毛细管中聚乙烯熔体流动的数值模拟与实验

分别采用2种微分型黏弹性本构模型——DCPP模型和S-MDCPP模型模拟了线型低密度聚乙烯熔体在毛细管中的流动情况,并与实验结果作比较。为了保证数值计算的稳定性,采用离散的弹性黏性应力分裂方法(DEVSS)/迎风流线方法(SU)在动量方程中引入椭圆型算子,并抑制高Weissenberg数下的对流占优情况。一种改进的FIC方法被引入构造出压力稳定型分步算法来实现速度、压力、应力的等低阶线性插值计算黏弹性流动问题。结果表明,2种模型预测的挤出胀大比、速度、压力、应力及主链拉伸程度分布吻合较好,S-MDCPP模型所采用的等低阶线性单元插值方式和压力稳定的迭代分步算法是可靠的;另外,还采用2种模型预测了不同剪切速率下线型低密度聚乙烯熔体的挤出胀大比和挤出压力,并与实验结果作比较,发现在低剪切速率的时候,吻合程度较好。     

长支链支化制备高熔体强度PET研究进展

主要介绍了采用多官能单体以及扩链/支化剂在PET主链上引入长支链的方法,论述了长支链结构对PET熔体强度、熔体流变行为和结晶行为的影响.     

支化高分子在收缩膨胀流道中的复杂流变行为

为了洞察支化高分子熔体在收缩膨胀流道内的复杂流变行为,文中采用S-MDCPP和DCPP模型分别描述支化高分子熔体的本构行为。针对黏弹性本构方程中的对流占优问题,采用离散的弹性-黏性应力分裂技术/迎风流线(DEVSS/SU)法解决。同时采用改进的有限增量微积分(FIC)法和等低阶单元插值求解变量。研究表明,2种模型预测的结果吻合较好,而且2种模型预测的等色条纹图与实验结果吻合较好。另外,还讨论了Weissenberg数对支化高分子流变行为的影响。     

FENE珠-簧链聚合物分子模型流变性质Brown动力学模拟

通过布朗(Brown)动力学方法模拟了有限伸展非线性弹性(FENE)珠-簧链分子模型在稳态简单剪切流场和突始剪切流场中的运动,得到分子链的位形变化轨迹,同时对聚合物分子力场进行计算分析,模拟流变性质,研究温度、弹簧参数和剪切速率等对该模型定常与非定常流变性质的影响。结果表明,随温度升高,聚合物黏度下降,随剪切速率的升高伴随有假塑性剪切变稀现象发生,并且弹簧拉伸常数不同,聚合物黏度稳态值也不同。     

高聚物熔体锥形收敛流场分布的影响因素数值分析

在入口收敛流基本方程基础上,通过建立锥形入口结构和有限元网格模型,运用数值仿真方法,采用Cross本构方程和壁面无滑移模型,速度采用二次插值、压力采用线性插值和黏度牛顿迭代的有限元计算方法,对影响广义等温流动熔体在口模入口和出口区域的压力、速度和剪切速率分布的熔体材料、工艺参数和口模形状等因素进行了数值分析。研究结果表明,压力分布与熔体黏度、流动指数、松弛时间、入口流率和流道压缩比等有直接关系,而法向速度和剪切速率仅受入口流率的影响较大。通过对多个因素量化分析表明,压力分布随着熔体黏度、入口流率和流道压缩比的增大而增大,而随着流动指数和松弛时间的增大而减小,法向速度和剪切速率随着入口流率增大而增大;这些影响因素使得口模出口处压力、法向速度和剪切速率均不为零,从而引发离模膨胀等问题。     

聚丙撑碳酸酯的熔融流变特性

研究了不同分子量的聚丙撑碳酸酯(PPC)的熔融流变行为。流变分析表明,在流变测试过程(140℃~170℃)中PPC结构稳定;通过时温等效原理(TTS)得到了150℃的动态模量主曲线;随着分子量的增加,PPC的线性粘弹区范围增大,剪切变稀行为明显,高分子链松弛时间延长。PPC的流变行为符合"Cox-Merz"规则,由此可以通过动态测试获得高剪切速率下的PPC稳态粘弹特性。由Carreau-Yasuda(Osc)公式得到PPC的零切黏度(η0),确定了η0与分子量之间的关系为η0∝-Mw2.8。     

支链长度及支化程度对聚苯乙烯流变行为的影响

将窄相对分子质量分布三臂星形聚苯乙烯与线型聚苯乙烯共混组成支化聚苯乙烯体系,通过共混比例调节支化程度,研究了支链长度及支化程度对支化聚苯乙烯流变行为的影响。研究表明,支化程度对支化PS流变行为的影响与支链长度有关。对于长支链体系(支链的珚Mw,branch大于PS临界链缠结相对分子质量(Me)的2倍),由于支链对链缠结具有促进作用,随支化程度增加,分子间作用力增大以及链缠结程度加重的共同作用,导致支化PS的零剪切黏度(η0)增大。对于短支链体系(支链的珚Mw,branch小于Me的2倍),由于短支链对于链缠结具有抑制作用,随支化程度增加,支化PS的η0呈先增加后降低的变化趋势。长支链PS体系的非牛顿指数随支化程度增加而下降,呈现更加偏离牛顿流体的流动行为,其粘流活化能则随支化程度增加略有增大。     

聚偏氟乙烯熔体的流变特性

采用高压毛细管流变仪和先进流变扩展系统相结合的方法研究了PVDF熔体在较宽剪切速率范围(1×10-2s-1~5×103s-1)的流变行为。结果表明,在极低的剪切速率范围内,PVDF熔体黏度几乎不随剪切速率的变化而变化,表现出牛顿流体特性;而在较高的剪切速率范围内,PVDF熔体表观黏度随剪切速率的增加而明显降低,表现出强烈的剪切变稀行为,为假塑性非牛顿流体。同时探讨了分子量、剪切速率、温度对PVDF熔体非牛顿指数、粘流活化能等流变特性的影响。     

压力场中高黏聚对苯二甲酸乙二醇酯的流变行为

利用毛细管流变仪及反向压力腔组件研究了压力场下高黏聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)熔体的流变行为。结果表明,随着剪切速率的增加,高黏PET熔体剪切黏度逐渐降低,表现出明显的"切力变稀"行为,是一种典型的假塑性流体;随着熔体所受压力的增加,高黏PET熔体剪切黏度呈指数增长增加,变化规律符合Barus方程;随着温度的升高,高黏PET熔体的剪切黏度逐渐减小;高黏PET熔体的换算因子为3.4,压力增加与温度下降对剪切黏度的贡献是等效的。高黏PET熔体为非牛顿流体,随着温度的逐渐升高,高黏PET熔体非牛顿指数逐渐增大,高黏PET熔体的流动行为逐渐接近牛顿流体特性。高黏PET熔体的剪切黏度-温度依赖性随压力的增加逐渐增强;高黏PET熔体的剪切黏度的温度敏感性随剪切速率的增加逐渐降低。随着剪切速率增加和温度升高,高黏PET熔体剪切黏度对压力的依赖性逐渐降低。     

PEN短纤维增强PTT复合材料的流变性能及力学性能

研究了聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)/聚对萘二甲酸乙二酯(PEN)短纤维复合材料的流变行为和力学性能,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,以及不同配比复合材料的力学性能。结果表明,PTT/PEN短纤维复合材料熔体为假塑性流体,熔体表观黏度随着温度升高而下降,且熔体黏度随着PEN短纤维含量增加而不断上升。随PEN短纤维加入量的增加,复合材料的拉伸强度、断裂强度、弹性模量均明显提高,无缺口冲击强度略有提高,说明PEN短纤维的加入对PTT起到了明显的增强作用而不降低材料的韧性。     

高压条件下聚对苯二甲酸丁二醇酯熔体的流变行为

利用毛细管流变仪及反向压力腔组件研究了高压条件下温度、压力和剪切速率等因素对聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)熔体的流变行为影响规律。结果表明,随着温度的升高,PBT熔体的剪切黏度呈现不同程度的下降趋势,且温度较高时剪切黏度下降幅度增大;PBT熔体剪切黏度的温度敏感性在高剪切下显著减弱,在高压下缓慢增强;PBT熔体剪切黏度随压力的增大呈指数增加,符合Barus方程;在相同温度、相同剪切速率下,随着压力的增加,PBT熔体剪切黏度逐渐增大;PBT熔体剪切黏度随着剪切速率的增加逐渐降低,表现出典型的"剪切变稀"假塑性流体现象。     

压力流场中含炭黑聚对苯二甲酸乙二醇酯熔体的流变特性

利用毛细管流变仪及反向压力腔组件研究了压力流场中含炭黑聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)熔体的流变行为,并与普通PET熔体的流变行为进行对比。结果表明:随剪切速率的增加,含炭黑PET熔体的"剪切变稀"行为比普通PET更显著;在相同温度和相同剪切速率下,含炭黑PET的剪切黏度随着压力的增加而增加;在相同剪切速率和相同压力下,随着温度的升高,含炭黑PET熔体的剪切黏度逐渐减小;压力增加ΔP与温度下降ΔT对剪切黏度的贡献是等效的;在相同剪切速率下,含炭黑PET熔体的黏-温依赖性随压力的升高而增强;在相同压力下,含炭黑PET熔体的黏-温依赖性随剪切速率的增加而减弱;随着温度的升高,普通PET和含炭黑PET熔体的结构粘度(Δη)降低,可纺性提高;当温度为290～295℃时,普通PET和含炭黑PET熔体的可纺性最优。     

轮胎胎面胶料共挤出成型的有限元仿真研究

以胎面胶料复合挤出过程为研究对象,采用Phan-Thien and Tanner(PTT)本构模型和Navier滑移模型对胎面胶/下胎面胶(TWS/FB)的共挤出过程做了三维数值模拟,分析了流道长度对胶料共挤出质量的影响。结果表明:当两熔体的入口体积流率一致时,黏度差异是导致两种熔体的熔体界面向高黏度熔体偏转的主要原因之一。适当增加流道的长度,可以减小胶料出口处的速度场、剪切速率场的集中程度并使之趋于均匀,能够有效降低挤出胀大和模外熔体偏转流动现象。     

高分子熔体和浓溶液的流变性能研究Ⅱ．具有高斯链缠结限制作用的物料函数及其粘弹性参数确定的新法

从前一报所提出的具有多重缠结限制作用的高分子非线性粘弹性理论出发，推导出了高分子流体的回忆函数、一般化本构方程和多种流场下多种物料函数：①稳态简单剪切流；②稳态单轴拉伸流；③小振幅的振动剪切流。建议了一种从流动曲线来测定物料函数中的粘弹性参数η０、ｎ＇和α的新方法，用该法测定了多种聚合物熔体的粘弹性参数。最后以大量高分子熔体的流变性能实验数据，对所得到的动、静态剪切物料函数进行了验证，证实了我们所提出高分子熔体的非线性粘弹性分子理论同实验能很好的符合。     

支化程度和支链长度对支化聚苯乙烯粘弹行为的影响

将星形支化聚苯乙烯与线型聚苯乙烯共混组成支化体系,使用旋转流变仪测定样品的动态粘弹温度谱和频率谱,研究了支化结构对支化聚苯乙烯粘弹性能的影响。结果表明,支化程度对支化PS粘弹行为的影响与支链长度有关。长支链体系(支链的珨Mw,branch大于2 Me)中支链对链缠结具有促进作用,随支化程度增加,受相对分子质量和缠结的共同影响,支化PS在玻璃态与橡胶态的储能模量(G′)升高,玻璃化转变温度(Tg)、粘流转变温度(Tf)和主链特征松弛时间(τe)明显上升和延长,末端弹性效应增强,并在高频下观察到支链解缠结松弛。短支链体系(支链的珨Mw,branch小于2 Me)的支链对链缠结有抑制作用,随支化程度增加,支化PS的Tg,Tf和τe升速较慢,末端弹性效应表现不明显,高频下未观察到支链松弛。     

硝基胍发射药制备工艺过程中的流变本构方程研究

以硝基胍发射药实际生产加工过程中不同时段的药料为研究对象，采用自主研发的固体推进剂专业双料筒毛细管流变仪测试药料的流变特性，并对流变特性曲线进行拟合，获得硝基胍发射药的流变本构方程。结果表明：硝基胍发射药具有典型的假塑性流体特征；延长捏合时间有利于高分子链充分溶胀；剪切应力-剪切速率曲线采用自构函数y=Aln²x+Bln x+C时的拟合效果较好；剪切黏度-剪切速率曲线采用Williamson流变本构方程时的拟合效果好。     

LLDPE/煤粉/乙炔黑复合材料流变性能研究

采用熔融共混制备了LLDPE/乙炔黑/煤粉复合材料,并通过毛细管流变仪对复合材料的流变性能进行了研究。详细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。结果表明,LLDPE/乙炔黑/煤粉体系呈假塑性流体,表观黏度随着剪切速率增加而降低。当填料乙炔黑/煤粉含量在0%~40%范围内时,随着含量的增加,复合材料的表观黏度先增大后减小。填料乙炔黑/煤粉可以有效地增加粘流活化能,当含量为30%时,体系的表观黏度最大。