23511.高剪切速率下高分子熔體動態(tài)流變行為的表征及應(yīng)用

1、中圖分類號!旦32壘UDC魚2Q博士學位論文學校代碼一!Q533密級公玨高剪切速率下高分子熔體動態(tài)流變行為的表征及應(yīng)用CharacterizationandApplicationofDynamicRheologicalBehaviorofPolymerMeltsatHighShearRate作者姓名：學科專業(yè)：研究方向：學院(系、所)：指導(dǎo)教師：副指導(dǎo)教師：李祥剛材料科學與工程材料學粉末冶金研究院李篤信教授劉躍軍教授論文答辯日期2魚』笠

2、￡沖答辯委員會主席中南大學二零一四年五月高剪切速率下高分子熔體動態(tài)流變行為的表征及應(yīng)用摘要：高分子的成型加工大部分在較高剪切速率下完成，例如注射成型的剪切速率范圍約為10st_104s～。因此，研究高剪切速率下高分子熔體的動態(tài)流變行為對加工流場中材料結(jié)構(gòu)的表征、本構(gòu)方程的檢驗等有重要意義，也可以指導(dǎo)高分子成型工藝及設(shè)備的優(yōu)化與改進。但目前該領(lǐng)域的研究很少，主要是因為商業(yè)化的流變儀進行高分子熔體動態(tài)流變實驗所能達到的最高剪切速率一一般小于

3、10s1。本文建立了剪切應(yīng)力、剪切速率和剪切應(yīng)變的測試理論，自行搭建了實驗平臺，實現(xiàn)了高剪切速率下動態(tài)流變行為的研究。根據(jù)對實驗平臺的功能分析，確定流動方式為泊肅葉流動，測試模式為平行疊加振蕩模式。對平行疊加振蕩剪切測試的流場進行分析，構(gòu)建物理模型和數(shù)學模型，建立了相應(yīng)的流變測試理論，根據(jù)柱塞運動速度、熔體壓力、口模和料筒尺寸等可以直接控制或測量的物理量，求得剪切應(yīng)力、剪切速率和剪切應(yīng)變等可以描述流變行為的量。根據(jù)建立的流變測試理論進行

4、計算，確定了毛細管、料筒等一些關(guān)鍵零部件的設(shè)計與選型。搭建的實驗平臺溫度控制誤差小于士O4。C，振動頻率控制誤差不超過01Hz、相對誤差不超過02％，振幅控制相對誤差在5％～05％的范圍內(nèi)，均滿足實驗要求?；谧孕写罱ǖ膶嶒炂脚_，推導(dǎo)了可以表征高剪切速率下高分子熔體非線性黏彈性的物料函數(shù)。實驗研究了振動對剪切應(yīng)力的影響，結(jié)果表明：剪切應(yīng)力可分解為穩(wěn)態(tài)分量和動態(tài)分量；剪切速率動態(tài)分量的應(yīng)力響應(yīng)存在非線性，不能簡單沿用線性黏彈性區(qū)動態(tài)流變測

5、試的物料函數(shù)；隨振幅增大，疊加振蕩流場對穩(wěn)態(tài)流場的影響越來越顯著。定義玩為平行疊加振蕩流場穩(wěn)態(tài)分量的表觀黏度，作為表征平行疊加振蕩流場穩(wěn)態(tài)分量流變行為的物料函數(shù)。根據(jù)傅里葉變換流變學法和應(yīng)力分解法，分別推導(dǎo)了表征平行疊加振蕩流場動態(tài)分量流變行為的物料函數(shù)。選取綜合性能優(yōu)異、用量大的通用塑料PP及其共混、填充改性體系進行實驗研究，結(jié)果表明：振動可以顯著降低0o，減小成型加工過程中流體阻力，從而達到節(jié)能降耗的目的；玩的降低程度受到振幅和頻率