准动态连续扩张法制备双向拉伸自增强PEX管材方法的研究

论文摘要

随着对塑料管材的需求量大幅度提高,应用领域不断拓宽,以及使用要求不断提高,各国对塑料管材的性能提出了更高的要求,如何既节省材料,又提高管材的各方面性能是塑料管材研究的一个重要方向。双向拉伸自增强技术是一种制备高性能塑料管材的生产方法,该方法通过对管材进行轴向和环向拉伸取向,使管材力学性能得到自增强。这种自增强技术,对结晶材料和无定形材料都适用。聚乙烯通过化学或物理方法引发交联反应可以得到交联聚乙烯,材料由线型结构转变为三维网状结构,明显的改善了聚乙烯的性能。聚乙烯交联后,耐热性及热强度、耐热氧老化性、耐环境应力开裂性、耐油性等都得到较大提高。本文研究了PEX管材的准动态连续扩张机理。所谓准动态扩张是将管材的连续扩张分解成分段的静态扩张,再将所有静态扩张起来,加以控制之后实现的静态扩张。每段管坯被扩张后,扩张段长度增加,在管坯来不及周向回缩时冷却定型。本文给出了PEX管材的最佳实验参数,包括管材的加热温度、加热时间、扩张压力、扩张时间等。本实验中通过控制准动态连续扩张工艺参数,得到的自增强取向PEX管材样品其力学性能得到程不同度的提高。通过测试环向拉伸强度,双向自增强PEX管材的拉伸强度最高可达到32.29%,弹性模量最大可提高13.06%,断裂伸长率平均减小5.88%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 塑料管材的发展前景
• 1.1.1 塑料管材的应用
• 1.1.2 交联聚乙烯管材的特点
• 1.2 塑料管材自增强技术的提出
• 1.3 双向拉伸成型技术的应用及发展
• 1.3.1 超拉伸纤维技术
• 1.3.2 双向拉伸薄膜技术
• 1.3.3 双向拉伸中空容器技术
• 1.3.4 双向拉伸塑料管材技术
• 1.4 双向拉伸自增强技术的发展应用
• 1.4.1 口模拉伸成型
• 1.4.2 压缩空气成型法
• 1.4.3 风冷却成型
• 1.4.4 高压水成型
• 1.4.5 锥形管扩张拉伸法
• 1.4.6 旋转挤出成型
• 1.4.7 真空成型
• 1.4.8 间歇式布袋内压扩张装置
• 1.4.9 剪切控制成型法
• 1.5 论文选题的意义和目的
• 1.6 研究的主要内容与创新
• 1.6.1 本课题研究的主要内容
• 1.6.2 本课题的创新点
• 第二章 双轴取向技术及其原理
• 2.1 普通塑料管材的不足
• 2.2 聚合物的取向机理
• 2.2.1 聚合物取向的概念
• 2.2.2 聚合物的取向结构
• 2.2.3 聚合物的取向条件
• 2.2.4 取向度
• 2.3 取向的分类
• 2.3.1 按照是否存在拉伸应力场分类
• 2.3.2 按照取向温度分类
• 2.3.3 按照取向维数分类
• 2.4 交联聚乙烯（PEX）的双向取向
• 第三章 准动态连续扩张装置
• 3.1 准动态连续扩张法的介绍
• 3.2 准动态连续扩张装置
• 3.2.1 扩张定径系统
• 3.2.2 充气系统
• 3.2.3 加热系统
• 3.2.4 控制系统
• 3.2.5 充气杆固定装置
• 3.2.6 牵引装置
• 3.2.7 其他组件
• 3.3 准动态连续扩张工艺参数
• 第四章 PEX管材的扩张实验研究
• 4.1 实验的目的与材料
• 4.2 实验装置
• 4.2.1 加热温度
• 4.2.2 加热时间
• 4.2.3 充气时间
• 4.3 双向自增强PEX管材的环向应力拉伸实验
• 4.4 管材壁厚减小
• 4.5 解决管材的接痕问题
• 4.6 小结
• 第五章 其他扩张实验装置的研究
• 5.1 水压扩张实验装置
• 5.2 模头拉伸装置
• 5.2.1 辅助扩张套
• 5.2.2 辅助扩张装置
• 第六章 结论
• 6.1 完成的工作
• 6.2 下一步研究方向
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 北京化工大学 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书