超声技术在聚合物形态结构表征及注射成型过程在线检测中应用的基础研究

论文摘要

加工过程的在线检测与控制是提高制品性能的重要手段。超声波作为一种机械波,具有探头安装简单方便、不破坏检测对象、信号反馈速度快、内容丰富等优点,在高分子加工检测中具有广阔的应用前景。本论文以超声技术对具有不同相容性和相形态结构的PP/PS, PS/EPDM, PS/SBS, PVC/NBR聚合物共混体系,以及通过动态保压注射成型制得的具不同取向结构的HDPE/iPP共混物进行了检测,阐明了超声信号与聚合物形态结构之间的关系。另外,将超声技术用于注塑成型过程的在线检测,探索了超声技术对过程的检测能力,研究了结晶与非晶高聚物注塑充模过程的超声行为,以及温度、压强、注射量等条件对聚合物冷却固化行为的影响规律。拓展了超声技术的应用领域,对加工过程的可视化研究以及过程和制品的最优化研究具有重要的理论意义和实用价值。主要研究结果如下:1.超声衰减可表征聚合物共混物的相容性和相形态结构。相容体系中（如PVC/NBR）组分之间分散良好,无大尺寸的分散粒子引起超声散射衰减,衰减与组分含量呈直线关系。在不相容共混物中（如PP/PS,PS/EPDM）,衰减与组分含量呈非线性关系。由于存在尺寸较大的分散相粒子,这些分散粒子引起超声散射衰减,随分散相含量增加,分散粒子尺寸增大,其引起的散射衰减响应增加,在相转变区,体系呈双连续结构,分散相含量达到最大值,分散粒子尺寸也达最大值并相互连接成连续相,体系的超声衰减达到最大值,此最大值对应于衰减-组分含量曲线的拐点。因此,通过检测超声衰减随不相容共混物组成的变化,可以建立简便快速的表征共混物相反转的有

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1. 前言
• 1.1 超声波原理
• 1.1.1 超声波的传播特性
• 1.1.2 超声场的特征量
• 1.1.3 超声平面波在大平面上的垂直入射行为
• 1.1.4 超声波的衰减
• 1.1.5 换能器与超声系统
• 1.1.6 超声检测方法
• 1.1.7 速度与衰减的计算方法
• 1.2 超声技术在聚合物检测中的应用
• 1.2.1 对聚合物松弛行为的研究
• 1.2.2 对高分子结构的检测
• 1.2.3 对弹性模量的检测
• 1.2.4 对无机粒子填充聚合物复合材料的检测
• 1.2.5 对聚合物共混物相容性及相结构的检测
• 1.2.6 超声技术在聚合物加工中的应用
• 1.2.6.1 在挤出加工中的应用
• 1.2.6.2 在注塑成型中的应用
• 1.2.7 其它应用
• 1.3 本论文的研究目的、意义与内容
• 1.3.1 研究目的、意义
• 1.3.2 研究内容
• 参考文献
• 2. 超声技术对聚合物共混体系相容性及相形态结构的研究
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 原料
• 2.1.2 实验设备
• 2.1.3 样品的制备
• 2.1.4 扫描电境
• 2.1.5 超声波检测
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 PP/PS 体系的超声行为
• 2.2.2 PS/EPDM 体系的超声行为
• 2.2.3 PS/SBS 体系的超声行为
• 2.2.4 PVC/NBR 体系的超声行为
• 2.3 小结
• 参考文献
• 3. 超声技术对聚合物取向结构的研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 原料
• 3.1.2 样品制备
• 3.1.3 扫描电镜
• 3.1.4 二维广角X 射线散射
• 3.1.5 二维小角X 射线散射
• 3.1.6 超声检测
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 HDPE/iPP 共混物取向度的超声检测
• 3.2.2 HDPE/iPP共混物取向结构的2D WAXS与2D WAXS表征
• 3.2.3 超声取向度与2DWAXS 取向度的比较
• 3.3 小结
• 参考文献
• 4. 超声技术对注射成型过程的在线检测
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 原料
• 4.1.2 实验装置
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 注塑过程的超声响应
• 4.2.2 注塑过程中LLDPE 与PMMA 的超声行为
• 4.2.3 温度对聚合物固化过程中超声行为的影响
• 4.2.4 注射压力对聚合物固化过程中超声行为的影响
• 4.2.5 注射量对聚合物固化过程中超声行为的影响
• 4.2.6 注射成型中结晶动力学的超声响应
• 4.2.7 动态保压注射成型过程的超声响应
• 4.3 小结
• 参考文献
• 5. 结论
• 攻读博士学位期间发表与待发表的论文
• 致谢