微纳层叠共挤PP/PA6/CNTs原位微纤复合膜的制备及性能研究

采用双转子连续混炼挤出机与微纳层叠共挤出成型设备制备了聚丙烯/聚酰胺6/碳纳米管（PP/PA6/CNTs）复合材料和原位微纤复合膜,通过扫描电子显微镜（SEM）、流变仪、差示扫描量热仪（DSC）、万能拉伸试验机及电阻测试仪对其微观结构、流变性能、结晶性能、力学性能和导电性能进行了表征。结果表明,与共混相比,微纳层叠共挤出法使得分散相PA6/CNTs形成了微纤,微纤的形成不仅提升了复合膜的动态流变性能,并且增加了基体PP相的结晶度,提高了PA6相的结晶温度,提升了复合膜的结晶性能;当CNTs含量为0.5 %（质量分数,下同）时,复合膜的拉伸强度和断裂伸长率均达到最大值,分别为42.17 MPa和857.82 %,体积电阻率（R）下降到10⁴ Ω·cm,综合力学性能和导电性能达到最佳。     

氧化石墨烯掺杂丝素蛋白复合材料的结晶和力学特性

采用溶液混合法制备丝素蛋白(SF)/氧化石墨烯(GO)复合材料,并用扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、动态力学分析表征了丝素蛋白分子链构象、微观形态和动态力学性能。结果表明,GO的掺杂促使SF向β-折叠构象转变,并且随着GO含量的提高,β-折叠的含量和材料拉伸储能模量(E')呈现先增后减的变化趋势,当GO质量分数为1.0%时达到最大值,此时复合材料的E'较SF膜提高了约157%。     

基于VOF模型的层叠器流动过程分析及流道结构优化

基于FLUENT软件的流体体积(VOF)模型研究了不同壁面滑移程度以及不同流道结构参数下4层等厚熔体通过层叠器倍增为8层熔体时,流道中熔体的分层情况变化。结果表明,壁面滑移程度的降低会促使熔体在上下壁面聚集,进而导致上下壁面处熔体层厚增加;汇流段与出口段间圆角半径、汇流段扩压角和平衡段长度这3个结构参数则只会影响熔体在左右壁面的聚集,进而影响各层熔体的尺寸精度,且其中扩压角的影响程度最大,平衡段长度次之,圆角半径的影响较小。     

基于双转子连续混炼挤出机的PPS/CF复合材料制备及性能研究

采用双转子连续混炼挤出机并通过熔融共混法制备了碳纤维(CF)增强聚苯硫醚(PPS)复合材料,并对其微观形貌、动态力学性能、力学性能和导电性能进行了研究,且对相关的影响因素进行了分析。结果表明,适当降低挤出机转子转速、提高CF含量可以改善PPS/CF复合材料的力学性能和导电性能;当转子转速为200r/min时,采用含量为20 % (质量分数,下同)的CF制得的PPS/CF复合材料的冲击强度达到49.94 J/m,体积电阻率达到60.65 Ω·cm,均优于纯PPS。     

转子结构和工艺参数对双转子连续混炼机混合性能的影响

利用POLYFLOW软件,对聚合物熔体在双转子连续混炼机混炼段的拟稳态流场进行数值模拟,采用粒子示踪分析方法对物料所经历的流场特性进行统计学分析。得到了平均剪切应力、停留时间分布、累积最大拉伸速率等参数,通过其分析了转子结构和工艺参数对双转子连续混炼机混合性能的影响。结果表明,转子转速的提高使得物料所经受的剪切和拉伸作用增强;喂料速率的提高,使比剪切速率减小,物料在混炼段的停留时间变短;螺棱交汇区长度减小,流场中的剪切作用增强,螺棱交汇区长度和螺棱包角对停留时间分布的影响不大。最后对数值模拟的结果进行试验验证,结果基本一致。     

混炼机横截面PP熔体液滴分散过程的数值模拟研究

对Fluent进行二次开发,通过用户自定义函数,将黏弹性流体的动量方程和变形张量输运方程加载到Fluent中,从而实现了对聚合物黏弹性流体流动的模拟。采用VOF界面追踪方法,对聚合物熔体中的单个液滴在混炼机横截面流场作用下发生的变形、破碎行为和二次团聚过程进行了分析研究。探讨了液滴在混炼腔复杂流场中的分散过程和微观结构的形成机理,对揭示共混改性过程中分散相织态结构发展演变过程和机理具有指导意义。结果表明,PP液滴在混炼过程中经历了变形、破碎、聚并过程;PP液滴在C形区发生了不均匀变形行为,在相互作用窗混沌流场下发生了拉伸、挤压、交叉行为;PP液滴的破碎行为包括毛细不稳破碎、末端夹断以及在螺棱背风面的松弛破碎。     

碳酸钙分散效果对LLDPE/CaCO_3复合材料流变行为的影响

填料分散效果对填充共混物的流变行为产生直接的影响。主要研究碳酸钙(CaCO3)颗粒在线性低密度聚乙烯(LLDPE)中的分散形态对材料稳态流变性能和动态流变性能的影响,通过选择合适的流变模型对稳态黏度曲线进行拟合,结合对热性能的研究对填料分散相形态对流变特性的关系和作用机理进行阐述,目的是通过流变方程中相关参数的变化来描述填料在聚合物基体中不同的分散效果,为建立基于流变测试的填料分散性的评估模型提供理论依据。     

双转子连续混炼机混炼段的剪切应力

运用数值模拟法，对双转予连续混炼机混炼段的剪切应力进行模拟计算和分析。结果表明：沿转子轴向和垂直于轴向截面上的剪切应力分布合理，剪切应力体积分数分布合理。转速增加，剪切应力随之增大，单位产量平均剪切应力增大。轴向压差增加，剪切应力层状分布形态明显改变，单位产量平均剪切应力增大。加料量增加，剪切应力大小和分布形态不变，但单位产量平均剪切应力随之减小。利用这3种可调工艺参数的不同作用特点，针对不同的混合需要，可计算和选择不同的工艺参数组合。