聚合物动态流变研究中惯性力项对熔体粘性行为的影响

针对忽略和不忽略惯性力项对熔体粘性行为的影响2种情况,分别推导出振动场中流经毛细管的聚合物熔体剪切应力、剪切速率和表观粘度的计算公式.研究结果表明,当不忽略惯性力项的影响时,这3个参数与毛细管几何尺寸、毛细管体积流量的脉动、毛细管压力降的脉动、应力和应变相位差以及聚合物材料特性等因素显著有关,使得在相同的振动力场中,熔体剪切应力、剪切速率的计算结果比忽略惯性力项时的结果小,而熔体表现粘度的计算结果比忽略惯性力项的时结果大;不忽略惯性力项影响所得到的计算结果更客观地反映了聚合物的振动剪切流变行为.     

振动力场作用下高分子熔体第一法向应力差的计算

基于连续介质力学、高分子微观结构动力学和流变测量学的基础理论,推导出了平行叠加振动条件下高分子熔体第一法向应力差的计算公式;相应地,建立了在自行研制的恒速型毛细管动态流变装置上计算高分子熔体第一法向应力差的步骤和方法．以低密度聚乙烯(LDPE)为原材料,实验测量一定频率和振幅下毛细管的瞬态挤出胀大值、毛细管瞬时入口压力、活塞杆瞬时振动位移、瞬时入口压力与振动位移的相位差等参数值,将这些参数值代入上述计算公式即可求得LDPE熔体在毛细管壁处的第一法向应力差．     

振动力场作用下高分子熔体表观粘度的计算

不依赖现有的本构关系，推导出了平行叠加振动条件下高分子熔体表现粘度的计算公式．建立了在自行研制的恒速型毛细管动态流变装置上计算高分子熔体表观粘度的步骤和方法．以低密度聚乙烯(LDPE)为原材料，实验测量一定振动频率和振幅下毛细管入口压力、活塞杆振动位移、入口压力与振动位移相位差的瞬态值，即可求得毛细管壁处LDPE熔体的表观粘度．     

用挤出物胀大等方法测量聚合物熔体的第一法向应力差

在挤出机上安装自行设计的毛细管口模,对PP,HDPE和PS熔体采用挤出物胀大法在较高剪切速率下测量第一法向应力差N_1,发现:由于N_1受胀大比B和剪切应力τ_W的双重影响,因此弹性测试比粘性测试所需的毛细管口模长径比要大;将挤出物胀大法与其他测量N_1的方法进行综合的分析比较,结果表明,挤出物胀大法所测N_1值比较合理,并可满足一般工程计算的要求。     

振动力场对聚合物动态加工功率影响研究

为了探讨动态成型工艺参数对聚合物动态加工功率的影响规律,采用熔体输运模型研究自行研制的同轴圆筒动态流变装置电机输出功率对振动力场响应,建立了振动力场下电机动态输出功率与稳态输出功率差的理论模型;对同轴圆筒动态流变装置电机输出功率进行测量,并与理论计算功率数据对比,发现理论模型能较好的预测电机功率随振动参数的变化情况,实验数据和理论模型均表明电机功率随振动参数的增大而减小;通过实际加工中脉动注塑机能耗随振动参数的变化情况来证实理论模型的可行性。     

聚合物黏弹性提高驱油效率研究

通过室内物理模拟实验,在弱亲油人造物理模型上研究第一法向应力差N1(弹性)、第一法向应力差斜率SN1(弹性)和威森博格数We(弹性)对驱油效率和残余油饱和度的影响。在弱亲油的人造物理模型上研究相同黏度条件下甘油与聚丙烯酰胺(HPAM)的驱油效率,在此基础上,在大庆油田开展两个高浓度聚合物矿场试验。结果表明:随着第一法向应力差、第一法向应力差斜率和威森博格数的增加,驱油效率增加,残余油饱和度降低;具有弹性的聚合物溶液,驱油效率明显高于相同黏度下的甘油;高浓度聚合物所具有的高黏弹性使采收率有较大幅度提高。     

振动力场对聚合物动态加工功耗的影响

为探讨动态成型工艺参数对聚合物动态加工功耗的影响规律,文中采用熔体输运模型研究自行研制的同轴圆筒动态流变装置电机功耗对振动力场的响应,建立了振动力场下电机动态输出功率与稳态输出功率差的理论模型.对同轴圆筒动态流变装置电机功耗进行了测量,并与理论计算功耗进行比较,发现理论模型能较好地预测电机功耗随振动参数的变化,实验数据和理论模型均表明动态加工电机功耗随振动频率和振幅的增大而减小.文中还通过实际加工中脉动注塑机能耗随振动频率和振幅的变化证实了理论模型的可行性.     

单螺杆振动诱导熔体输运模型与实验研究

采用自行修正的Tanner本构模型建立了单螺杆振动诱导塑化挤出机在熔体输运过程中的近似解析模型,根据黏性耗散功相等推导出了振动力场对熔体表观黏度的影响系数;并在单螺杆振动诱导塑化挤出机上就振动力场对聚合物熔体输运过程的影响进行了实验研究,分析了螺杆振动频率与振幅对挤出压力和挤出特性的影响规律.理论与实验结果均表明,单螺杆振动诱导熔体输运可实现低压挤出,但会导致螺杆特性变软.     

脉动力场下的熔体充模能力及模腔压力响应

利用螺旋流道模具模腔狭长的特点,通过测量制品长度研究了脉动力场对注塑过程中熔体充模能力的影响,进而利用高灵敏度的熔体压力传感器和数据采集系统,对熔体充模及保压过程中的模腔压力进行了实时测量和分析.实验结果显示,在脉动力场作用下,熔体在模腔中的流动长度增加,充模压力提高.分析证明,由于振动的引入,熔体粘度降低,压力传递过程损耗减小,熔体充模能力提高,有效保压时间延长,有利于制品的填充压实.     

振动作用下单螺杆挤出机内聚合物熔体的流动

提出了一种求解二维耦合流场的有限差分数值模拟新方法，避免了求解压力Poisson方程。对振动力场作用下聚合物熔体在单螺杆挤出机螺槽内的流场进行了数值计算，得到了不同时刻螺槽内聚合物熔体的流动速度与剪切应力分布。结果表明，振动将导致螺槽内聚合物熔体的流动速度与剪切应力周期性变化，当振动扰动系数较大时，螺槽展开方向甚至会出现瞬时压力反流．最后，通过剪切应力的分布曲线证明本研究所得结果的正确性。     

挤出过程中振荡对PP/CaCO3体系混合特性的影响

本文利用自行设计的一种新型毛细管动态流变仪,研究了挤出过程中振择ＰＰ／ＣａＣＯ３体系混合特性的影响。当ＰＰ／ＣａＣＯ３填充体系在一较佳振荡条件下挤出时,振荡 非常有利于ＣａＣＯ３在ＰＰ熔体中的分散。实验研究表明,有效的振荡作用能促进低分子填料在聚合物熔体中的分散,从而使填充聚合物体系具有良好的混合特性。     

脉动风作用下经纬仪保护窗口镜面波像差预测

脉动风对结构的影响具有不确定性,为了消除脉动风给系统成像质量造成的影响,需要对脉动风作用下经纬仪保护窗口镜面波像差进行预测。提出一种基于NARX神经网络模拟脉动风压和镜面波像差RMS间的非线性关系的模型,采用AR模型模拟脉动风速时程;并利用有限元分析镜面变形得到的数据拟合镜面面形获得镜面波像差RMS,对NARX神经网络进行离线训练、验证和预测。仿真结果表明,所建立的NARX神经网络模型预测均方误差MSE为3.434 8×10~(-9);并能够满足经纬仪系统镜面变形在线主动补偿实时性要求。     

临界外推滑移长度的解析、测量及其流变学意义

给出用恒速型毛细管流变仪研究熔体挤出畸变时,计算熔体壁滑速率和外推滑移长度的原理和方法,采用2种聚合物样品HDPE（高密度聚乙烯）和EPDM（三元乙丙橡胶）验证计算方法。求得样品的壁滑速率在每秒几厘米的量级,临界外推滑移长度在毫米数量级。由此进一步探讨壁滑的分子机理和界面机理,指出发生显著熔体壁滑、压力振荡和挤出物表面畸变的前提条件是,熔体具有线形分子链且发生强缠结以及熔体/模壁间具有强吸附边界。     

混合溶剂中聚甲基丙烯酸甲酯稀溶液粘度行为研究

利用毛细管管径为0．38mm的乌式粘度计测定了25℃时聚甲基丙烯酸甲酯PMMA在丁酮／环己烷混合溶剂中的粘度，发现在高分子溶液流过时间t测定之前和之后纯溶剂在粘度计流过时间t0和t0′并不一致．利用(t/t0-1)/C计算比浓粘度ηsp/C,则溶液被稀释时ηsp／C在低浓度时出现正偏离；利用(t/t0′-1)/C计算比浓粘度ηsp/C，则即便在低浓度区溶液被稀释时ηsp/C和C之间依旧满足线性关系．根据本文提出的实验方法，t0和t0′之间的差异可以被用来定量确定高分子吸附层厚度，结果表明高分子吸附层厚度和高分子在溶液中的构象密切相关．     

Spontaneous infiltration and wetting behaviors of a Zr-based alloy melt on a porous SiC substrate

The spontaneous infiltration and wetting behaviors of a Zr-based alloy melt on porous a SiC ceramic plate were studied using the sessile drop method by continuous heating and holding for 1800 s at different temperatures in a high-vacuum furnace. The results showed that the Zr-based alloy melt could partly infiltrate the porous SiC substrate without pressure due to the effect of capillary pressure. Wettability and infiltration rates increased with increasing temperature, and interfacial reaction products (ZrC_0.7 and TiC) were detected in the Zr-based alloy/SiC ceramic system, likely because of the reaction of the active elements Zr and Ti with elemental C. Furthermore, the redundant element Si diffused into the alloy melt.     

微尺度下压力对聚丙烯剪切黏度影响研究

利用高精度RH10毛细管流变仪开展微尺度下聚丙烯（PP）流变实验研究。选用内径分别为0.25、0.5、1.0 mm的口模,研究剪切速率3×10²~5×10³ s^-1范围内,温度为210、220、230℃时PP黏度变化。结果表明：在相同的剪切速率与温度下,相比于1.0 mm口模中PP熔体黏度,0.25、0.5 mm口模中PP熔体的黏度增大;3种口模内体现黏度与温度关系的Arrhenius公式拟合系数不同,揭示了微尺度下PP剪切黏度的尺度依赖性。分析认为在微小直径口模内PP熔体压力的增加是黏度变化的原因之一,并基于Barus公式提出用于量化微尺度下PP黏度的等效压力概念。