论文题目: 在复合应力场下获取高性能凝聚态结构的聚烯烃管材的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料加工工程
作者: 袁毅
导师: 申开智
关键词: 剪切拉伸双向复合应力场,挤管模,增强,聚烯烃管材,二次取向结晶,剪切诱导结晶,串晶互锁,互穿聚合物网络
文献来源: 四川大学
发表年度: 2005
论文摘要: 一直以来众多的中外学者都致力于塑料管材的增强研究。一是添加增强剂如玻璃纤维等;二是利用取向结晶方法。但这些研究都有不少局限性:一者在轴向强度增强时,周向强度没有改善,有时甚至有降低趋势,未能实现管材的多方位增强;二者是所添加的增强剂多,一般均在20%以上,导致成本升高;三是虽然有不少的工作较好地实现了塑料管材轴向和周向性能的双向增强,但生产效率极低。不过,至目前为止利用先周向剪切后轴向拉伸的双向复合应力场挤管装置来同时增强塑料管材的轴向和周向性能的研究尚未见有报道。为此,本课题组利用自行设计制造的两套剪切拉伸双向复合应力场挤管装置,以工业化生产效率和简单易行的管材成型控制方法成功地制得了轴向和周向性能同时获得了增强的聚烯烃管材和玻纤增强聚烯烃管材。本论文即对在该复合应力场下经不同工艺条件生产而得的聚烯烃管材试样的力学性能、结晶形态与凝聚态结构、晶体的取向结晶及理论、剪切诱导结晶理论、管材的增强机理及其分子微观结构等问题进行了深入的研究。结果表明: 1、本研究成功地实现了本课题组提出的在先周向剪切后轴向拉伸的双向复合应力场中同时多方位增强塑料管材的创新性设想,突破了以往研究对塑
论文目录:
摘要
Abstract
1 前言
1.1 塑料工业发展现状
1.1.1 国际塑料工业发展现状
1.1.2 国内塑料工业发展现状
1.2 聚合物材料的增强研究现状
1.2.1 冷拉伸
1.2.2 固态挤出
1.2.3 口模牵伸
1.2.4 溶液/凝胶纺丝
1.2.5 熔体挤出
1.2.6 熔体注塑
1.2.7 辊压拉伸
1.3 聚合物材料管材在国民经济生活中的重要作用与地位及其发展研究现状
1.3.1 聚合物管材在国民经济生活中的重要地位与作用
1.3.2 塑料管材的生产发展现状
1.3.3 塑料管材的种类及各自的利弊
1.3.4 塑料管材的增强研究现状
1.3.5 塑料管材的壁厚设计
1.3.6 塑料管材的力学破坏分析
1.3.6.1 短期高压下的强度破坏
1.3.6.2 慢速裂纹增长导致的破坏
1.3.6.3 快速裂纹增长导致的破坏
1.3.6.4 脉冲和循环载荷导致的破坏
1.3.6.5 点载荷导致的破坏
1.3.6.6 化学老化导致的破坏
1.3.6.7 焊接导致的破坏
1.3.7 塑料管材的快速裂纹扩展分析
1.3.7.1 历史背景
1.3.7.2 塑料管的RCP检测
1.3.7.3 快速裂纹扩展理论
1.3.7.3.1 Wolters 理论
1.3.7.3.2 Irwin-Corten应变能量理论
1.3.7.3.3 国内对塑料管RCP 的研究概况
1.3.7.4 动态挤出自增强塑料管对改善管材 RCP 性能的理论预测
1.3.7.4.1 获得周向取向结晶的塑料管材是解决塑料管 RCP 的重要途径之一
1.3.7.4.2 周向取向结晶的塑料管材对RCP性能改善的理论预测
1.4 本课题研究的意义及其主要任务
2 基本理论
2.1 剪切控制取向区的流动分析
2.1.1 熔体轴向流动分析
2.1.1.1 熔体在圆环隙内区的流动
2.1.1.2 熔体在圆环隙外区的流动
2.1.1.3 熔体在圆环隙中的流量
2.1.1.4 熔体在圆环隙壁上的剪切速率
2.1.2 熔体周向流动分析
2.1.3 周向流动与轴向流动的叠加
2.1.3.1 套筒外表面处的剪切速率
2.1.3.2 模腔内表面处的剪切速率
2.2 拉伸(扩张)流动取向区的应力-应变分析
2.2.1 受力管材的普遍平衡方程式
2.2.2 受力管材的应力分布
2.2.3 受力管材的应变沿瞬时半径r的分布
2.2.4 应变变化率
2.2.5 应变沿 φ 角的分布ε(φ )
3 实验研究
3.1 HDPE 1158管材的增强性研究
3.1.1 实验部分
3.1.1.1 实验原料
3.1.1.2 挤出工艺
3.1.1.3 实验装置
3.1.1.4 分析测试
3.1.2 结果与讨论
3.1.2.1 力学性能测试结果与分析讨论
3.1.2.2 WAXD 测试结果与分析讨论
3.1.2.3 DSC 测试结果与分析讨论
3.1.2.4 SEM 测试结果及分析讨论
3.1.3 小结
3.2 HDPE 1158(40%)与6100M(60%)共混体系管材的增强性研
3.2.1 实验部分
3.2.1.1 实验原料
3.2.1.2 挤出工艺
3.2.2 结果与讨论
3.2.2.1 力学性能测试结果与分析讨论
3.2.2.2 WAXD测试结果与分析讨论
3.2.2.3 DSC测试结果与分析讨论
3.2.2.4 SEM测试结果与分析讨论
3.2.3 小结
3.3 HDPE 1158与HDPE 6100M诱导结晶体系管材的增强性研究
3.3.1 实验部分
3.3.1.1 实验原料和配比
3.3.1.2 挤出工艺
3.3.2 结果与讨论
3.3.2.1 力学性能测试结果与分析讨论
3.3.2.1.1 HDPE1158(2%):HDPE6100M(98%)体系
3.3.2.1.2 HDPE 1158(4%):HDPE 6100M(96%)体系
3.3.2.1.3 HDPE 1158(6%):HDPE 6100M(94%)体系
3.3.2.2 WAXD 测试结果与分析讨论
3.3.2.2.1 HDPE 1158(2%):HDPE 6100M(98%)体系
3.3.2.2.2 HDPE 1158(6%):HDPE 6100M(94%)体系
3.3.2.3 DSC测试结果与分析讨论
3.3.2.3.1 HDPE 1158(2%):HDPE 6100M(98%)体系
3.3.2.3.2 HDPE 1158(4%):HDPE 6100M(96%)体系
3.3.2.3.3 HDPE 1158(6%):HDPE 6100M(94%)体系
3.3.2.4 SEM测试结果与分析讨论
3.3.2.4.1 HDPE 1158(2%):HDPE 6100M(98%)体系
3.3.2.4.2 HDPE 1158(4%):HDPE 6100M(96%)体系
3.3.2.4.3 HDPE 1158(6%):HDPE 6100M(94%)体系
3.3.2.5 诱导结晶效果分析
3.3.3 小结
3.4 SGF/HDPE/PP体系管材的增强性研究
3.4.1 实验部分
3.4.1.1 实验原料和配比
3.4.1.2 挤出工艺
3.4.1.3 挤出模具
3.4.2 结果与讨论
3.4.2.1 力学性能测试结果与分析讨论
3.4.2.1.1 剪切套转速对管材强度的影响
3.4.2.1.2 剪切应力场段温度对管材强度的影响
3.4.2.2 WAXD测试结果与分析讨论
3.4.2.3 DSC测试结果与分析讨论
3.4.2.4 SEM测试结果与分析讨论
3.4.3 小结
3.5 HDPE 6100M体系管材的增强性研究
3.5.1 实验部分
3.5.1.1 实验原料
3.5.1.2 挤出工艺
3.5.1.3 挤出装置
3.5.2 实验结果与讨论
3.5.2.1 力学性能测试结果与分析讨论
3.5.2.2 WAXD测试结果与分析讨论
3.5.2.3 DSC测试结果与分析讨论
3.5.2.4 SEM测试结果与分析讨论
3.5.3 小结
3.6 HDPE 6098体系管材的增强性研究
3.6.1 实验部分
3.6.1.1 实验原料
3.6.1.2 挤出工艺
3.6.2 实验结果与分析讨论
3.6.2.1 力学性能测试结果与分析讨论
3.6.2.2 WAXD 测试结果与分析讨论
3.6.2.3 DSC 测试结果与分析讨论
3.6.2.4 SEM测试结果与分析讨论
3.6.3 小结
3.7 PP C180体系管材的增强性研究
3.7.1 实验部分
3.7.1.1 实验原料
3.7.1.2 挤出工艺
3.7.2 实验结果与讨论
3.7.2.1 力学性能测试结果与分析讨论
3.7.2.2 WAXD测试结果与分析讨论
3.7.2.3 DSC测试结果与分析讨论
3.7.2.4 SEM测试结果与分析讨论
3.7.3 小结
3.8 含0.3%β成核剂的PP T305(40%)与HDPE 6100M(60%)共混体系管增强性研究
3.8.1 实验部分
3.8.1.1 实验原料
3.8.1.2 挤出工艺
3.8.2 实验结果与讨论
3.8.2.1 力学性能测试结果与分析讨论
3.8.2.2 WAXD测试结果与分析讨论
3.8.2.3 DSC测试结果与分析讨论
3.8.2.4 SEM测试结果与分析讨论
3.8.3 小结
3.9 PPR体系管材的增强性研究
3.9.1 实验部分
3.9.1.1 实验原料
3.9.1.2 挤出工艺
3.9.2 实验结果与讨论
3.9.3 小结
3.10 管材剪切诱导结晶增强机理及增强管材的分子结构模型探讨
3.10.1 管材剪切诱导结晶增强机理分析讨论
3.10.2 增强管材内部分子结构模型探讨
3.11 实验装置与研究结果的工业化评价
3.11.1 实验装置的工业化评价
3.11.2 研究结果的经济性评价
3.12 前景与展望
4 结论
参考文献
在学期间发表的学术论文及所参与的研究工作
致谢
发布时间: 2005-10-17
参考文献
- [1].高品质化学发泡聚烯烃材料的制备及其断裂行为的研究[D]. 张纯.上海大学2009
- [2].动力锂电用陶瓷改性聚烯烃及PSA/PET/PSA无纺布隔膜制备及性能研究[D]. 彭锟.东华大学2017
- [3].两亲分子设计在抗静电聚烯烃材料与防水抗菌纸中的应用[D]. 许祥.华东理工大学2012
相关论文
- [1].聚烯烃管材脉动挤出制备及自增强机理研究[D]. 陈开源.华南理工大学2010
- [2].在特殊外场下挤出PE-HD自增强管的性能与结构[D]. 吴世见.四川大学2002
- [3].聚合物熔体在振动场中注塑行为和试样性能与凝聚态结构的研究[D]. 张杰.四川大学2002
- [4].在复合外场下获取高性能聚烯烃片材及其形态结构与性能的研究[D]. 郭建明.四川大学2003
- [5].长玻纤维螺旋在线复配增强塑料管材挤出成型过程研究[D]. 孙利民.郑州大学2004
- [6].剪切作用下聚烯烃共混物的形态控制与性能[D]. 王勇.四川大学2004
- [7].聚合物在振动场中挤出成型时的流变行为和产品结构与性能的研究[D]. 高雪芹.四川大学2005
- [8].聚烯烃（共混物）取向结晶与形变机理的研究[D]. 那兵.四川大学2005
- [9].低频振动注射对聚合物流变行为及试样结构与性能的研究[D]. 李又兵.四川大学2005
- [10].聚烯烃在强剪切应力和少量高分子量聚烯烃诱导下的结构与性能[D]. 雷军.四川大学2006
标签：剪切拉伸双向复合应力场论文; 挤管模论文; 增强论文; 聚烯烃管材论文; 二次取向结晶论文; 剪切诱导结晶论文; 串晶互锁论文; 互穿聚合物网络论文;