聚乙烯及其共聚物熔体有规挤出畸变的定量描述

采用双毛细管流变仪详细研究了聚乙烯及其共聚物的挤出畸变、管壁滑移及挤出压力振荡现象。理论推导得到恒速型流变仪中熔体发生壁滑的滑移速度和临界外推滑移长度的计算公式。计算结果与实验现象相符。实验发现 ,线型大分子或带小侧基的大分子熔体容易发生壁滑和挤出压力振荡。而有较大侧基或分子量分布宽的材料 ,挤出畸变现象较轻 ,实验未观察到压力振荡现象。挤出速率越大 ,压力振荡频率变大 ,周期变小 ,振幅变化不大。挤出温度升高 ,压力振荡频率减小 ,周期变大 ,外推滑移长度有变小趋势     

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。     

LLDPE熔体高速挤出时的亚稳定光滑挤出现象

采用恒速型双毛细管流变仪对比研究3种线型低密度聚乙烯(LLDPE)熔体的高速挤出流变性能。结果表明,3种LLDPE熔体均出现亚稳定光滑挤出(又称第二光滑挤出)现象;亚稳定挤出速率远大于第一稳定挤出区的挤出速率,而挤出压力并未成比例升高。升高温度后发生亚稳定光滑挤出的临界剪切速率增大,稳定挤出的速率范围扩大。亚稳定光滑挤出的发生与熔体在粘-滑畸变区的行为有关,亚稳定光滑挤出物的表观与粘-滑畸变区中滑段挤出物表观相似。在粘-滑畸变区滑段的长度随挤出速率而增大,当滑段长度比例达到100%时,即发生亚稳定光滑挤出。分析认为,在亚稳定光滑挤出区,熔体/管壁界面发生了整体滑动。     

HDPE/EVA共混体系的流变行为研究

用乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）与高密度聚乙烯（HDPE）通过热机械共混,制得HDPE／EVA共混物,用高压毛细管流变仪对此类共混物的流变行为进行了研究。结果表明,HDPE／EVA共混熔体为假塑性流体;表观粘度随剪切速率和切应力的增大、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。对粘度与组分配比间的关系,Taylor模型的预测值与实测值之间相差较大,不宜用来描述HDPE／EVA共混熔体的流变行为,Hashin模型与Heitmiller模型的预测值均与实测值比较接近。     

PP/POE共混材料的流变行为

利用RH2000毛细管流变仪研究了聚丙烯(PP)/乙烯-辛烯共聚物(POE)共混体系的流变性能,讨论了温度、剪切速率及POE用量对共混体系流变性能的影响。结果表明,共混物熔体表现为假塑性流体行为。温度的升高使共混物的黏度略有下降,剪切速率的增大使共混物的表观黏度明显降低。POE含量的增加使共混物熔体的表观黏度增大。在POE用量一定的条件下,随着剪切速率的增大,共混物的黏流活化能则表现出逐渐减小,PP与POE之间存在一定相容性。     

基于Navier滑移模型的聚合物挤出成型有限元模拟

基于聚合物挤出成型过程中壁面滑移机理,采用Navier滑移模型,利用有限元方法对聚合物挤出过程进行了数值模拟。基于微观壁面滑移机理对壁面滑移进行了理论分析,获得了不同滑移系数对熔体的速度、剪切速率和压力的影响规律。研究结果表明:随着壁面滑移系数减小,熔体在模具出口截面的速度梯度减小,熔体出口速度逐渐趋于一致,逐渐呈柱塞流;熔体剪切速率和剪切应力减小,靠近壁面的大分子间出现解缠,或与壁面吸附力减弱,熔体滑移程度增强,熔体内速度梯度减小;熔体流动所受的阻流作用减小,压力降减小,有利于熔体流动。     

反应挤出共混法制备高熔体粘度聚丙烯的研究

采用反应挤出共混聚丙烯(PP)和低密聚乙烯(LDPE)制备高熔体强度的改性PP,并加入过氧化二异丙苯(DCP)和共单体,来引发、促进体系的交联并抑制PP的降解。通过熔融指数和凝胶质量分数确定由交联和降解引起的流动性能的变化。研究发现：共混后,熔融指数明显降低且有凝胶产生,熔体流动速率可降低至0．5g／10min以下,凝胶质量分数可高达30％以上。这表明体系中发生明显的交联;当LDPE质量分数低时,体系以PP的降解为主,当LDPE质量分数超过28％时,交联占据主导地位;且随着引发剂DCP质量分数增加,体系交联程度增加。     

耐高温相变蜡/聚丙烯功能粒子的拉伸流变性能

为探究耐高温相变蜡(PC-WAX)改性聚丙烯(PP)的可纺性和加工性能,采用双螺杆挤出机熔融共混制备PC-WAX/PP共混物,借助双柱毛细管流变仪和Haul-off牵伸装置对PC-WAX/PP功能粒子的拉伸流变性能及热稳定性进行测试分析。结果表明:PC-WAX/PP试样为拉伸变稀型流体。试样拉伸应力与拉伸黏度随温度的升高而降低;增大拉伸应变速率有利于降低试样的拉伸黏度与拉伸流动活化能;PC-WAX会减弱试样的流动阻力,试样的拉伸应力、拉伸黏度与拉伸流动活化能随着添加剂含量的增大而减小,在180℃,52.62 s~(-1)的拉伸应变速率下,20%质量分数PC-WAX/PP试样的拉伸应力、拉伸黏度与拉伸流动活化能较纯PP分别下降了60.9%、48.2%与20.6%。PC-WAX的加入对PP的热稳定性没有影响,但会使得PP的拉伸比与熔体强度发生一定程度的下降。实验结果对相变功能改性聚丙烯的熔体纺丝工艺制定和优化具有一定的参考价值。     

PP/Mg（OH）2/POE三元共混物的流变性能研究

在双螺杆挤出机上制备了乙烯-1-辛烯共聚物(POE)含量不同的PP/Mg(OH)2/POE三元共混物.分别采用HC-2型氧指数测试仪和XLY-Ⅱ型毛细管流变仪测试了共混物的氧指数和流变行为.主要分析了共混物的剪切应力与剪切速率,表观黏度与剪切速率以及表观黏度和温度之间的关系.研究结果表明:MH和POE的加入并没有改变PP的假塑性,呈现出切力变稀现象.随着POE含量的增加,体系的表观黏度下降粘流活化能也稍有下降但变化不大,说明熔体的流变性能对温度的敏感性不强,这对加工有益.     

新型聚烯烃弹性体的高速挤出畸变特征及其流动扰动源探讨

采用双毛细管流变仪研究由限定几何构型催化剂和INSITETM工艺开发的聚烯烃弹性体(POE Engage)和三元乙丙橡胶(EPDM Nordel IP)在高速挤出时的不稳定流动现象和挤出畸变特征,并对各类不同挤出畸变的扰动源进行了探讨。结果表明,鲨鱼皮和螺纹状畸变的空间起源在口模出口处,竹节状黏-滑畸变与挤出压力振荡现象是由于熔体/口模壁处的整体黏-滑转变引起,而熔体整体无规破裂现象则与口模入口区的扰动有关。     

HDPE/EVOH共混物结晶行为研究

使用示差扫描量热方法对聚乙烯接枝马来酸酐相容改性的HDPE／EVOH共混体系的结品行为进行了研究。实验发现相容作用对HDPE／EVOH共混物中两组分的结晶行为有较大影响,由于熔融共混过程中相容剂与EVOH之间形成的EVOH-g-HDPE对EVOH的结晶具有阻碍作用,导致EVOH分散相的结晶速度下降,晶粒尺寸分布变宽,结晶熔点和结晶度明显低于共混前纯组分。共混物中EVOH分散相对HDPE基体的结晶具有异相成核作用,而且相容作用使异相成核更加明显,从而使HDPE相结晶速度加快,结晶度增大。     

硅烷接枝交联HDPE/LLDPE的研究

利用双螺杆挤出机对高密度聚乙烯（ Ｈ Ｄ Ｐ Ｅ） 与线性低密度聚乙烯（ Ｌ Ｌ Ｄ Ｐ Ｅ） 的熔融共混以及与硅烷的接枝、交联反应进行了研究。实验发现： Ｈ Ｄ Ｐ Ｅ 与 Ｌ Ｌ Ｄ Ｐ Ｅ 具有很好的相容性,少量 Ｌ Ｌ Ｄ Ｐ Ｅ 的存在对 Ｈ Ｄ Ｐ Ｅ 拉伸性能的影响不大; Ｌ Ｌ Ｄ Ｐ Ｅ 在共混物中的配比对硅烷接枝反应有很大的 影响, 随 Ｌ Ｌ Ｄ Ｐ Ｅ 含量增加,硅烷的接枝率提高,同时接枝物的熔体流动性下降;此外引发剂或硅烷的用量都对硅烷的接枝反应有影响。 Ｈ Ｄ Ｐ Ｅ／ Ｌ Ｌ Ｄ Ｐ Ｅ 交联共混物的交联密度随 Ｌ Ｌ Ｄ Ｐ Ｅ 含量的增加而增大,交联共混物的耐热性有所提高,高温力学性能得到一定程度的改善。     

LDPE、PP熔融接枝马来酸酐反应的影响因素

主要讨论了ＬＤＰＥ、ＰＰ与马来酸酐（ＭＡＨ）在熔融挤出反应中,引发剂ＤＣＰ的用量、ＭＡＨ 的用量以及反应温度、物料的停留时间对接枝物的影响。结果表明：在ＬＤＰＥ接枝过程中,ＤＣＰ用量为０．０８～０．１ 份,ＭＡＨ 用量为４～５ 份,反应温度１６０～１７０℃,螺杆转速为４０～５０ ｒ·ｍ ｉｎ－ １为宜。对ＰＰ接枝过程中ＤＣＰ用量为０．２～０．４ 份,ＭＡＨ用量为５～７ 份,反应温度为１７５～１８０℃,螺杆转速为３０～３５ ｒ·ｍ ｉｎ－ １为佳     

Numerical study of the effect of flow rate and temperature on parison swell and sag in extrusion

Swell and sag drawdown significantly influence the high density polyethylene parison. Numerical simulations of the flow field of a HDPE melt were performed using the finite element method for the die of plastic pipe extrusion and parison formation. The constitutive equation of Carreau law was used to describe the polymer melt in the flow domain. The distributions of the velocity,shear rate,viscosity,pressure,thickness and radius are presented with Polyflow. The effect of flow rate and temperature on extrusion swell and parison sag was investigated. The results show that the thickness of the parison increases with increasing flow rate. The thickness and radius of the parison are more sensitive to changes in flow rates than to changes in temperatures.     

LDPE／沸石分子筛复合膜性能研究

采用熔融共混和挤出吹膜成型工艺方法,制备低密度聚乙烯（LDPE）／沸石分子筛（ZMS）复合膜．对膜试样的力学性能、结晶性能和透湿性能进行测试．采用DSC方法研究试样的结晶性能并用非等温结晶动力学对其进行分析．结果表明：随着ZMS用量的增加,LDPE／ZMS复合膜的拉伸强度及断裂伸长率先略增后呈现降低趋势．ZMS的加入使得LDPE的结晶速率增加,起到了异相成核的作用．随着ZMS用量的增加,复合膜透湿能力逐渐增强．采用修正Ozawa方程的Jeziorny法对复合膜的结晶性能可以进行很好的袁征．     

聚合填充法制备UHMWPE/Kaolin复合材料的强流变行为及机理

线性聚乙烯熔体的强异常流动行为源于其高分子量,分子链缠结点多,熔体的界面吸附性强。界面吸附作用的极度变化是造成异常流动的外因,而口模壁附近吸附链和未吸附链间的缠结-解缠结动力学振荡,则是导致挤出压力振荡的内因。用聚合填充法制备的UHMWPE/Kaolin和HDPE／Kaolin体系可以顺利地由毛细管挤出,且填充量增大,体系表现粘度下降,加工流动性变好。在滑动动力学边界条件下,熔体在管壁附近所承受的真实剪切速率和剪应力减少。管壁处粘性作用的下降（脱附）和物料实际承受的弹性变形能减少,是第二光滑区中获得稳定滑动流动的重要条件。