用毛细管流变仪研究聚丙烯化学发泡体系的挤出胀大模型

摘要

本文综述了影响聚丙烯发泡体系胀大的各种因素，将这些因素分为两大类：一类属于原材料规格、品种、性能以及用量的影响；另一类属于加工工艺参数的影响。指出了在对发泡体系的胀大比以及胀大比与发泡最终质量的影响这两个方面的研究是当前人们所忽略的。基于这种考虑，本文重点就以下两个方面的内容进行了研究：聚丙烯发泡体系的挤出胀大效应——胀大比的研究，并对发泡体系胀大比与样品的气泡尺寸的关系进行了研究。 首先，在实验方面，本文对传统的毛细管流变仪进行了一些改造，运用数码相机采集必要的数据用于求解发泡体系的胀大比和加工参数。另一方面，由于毛细管的直径是1mm，从照片上可以直接看出挤出样条的胀大尺寸，通过取平均值就可以得出挤出样条的胀大比。 其次，本文运用了正交试验的方法和数据统计方法。本文设计的试验是四因素、四水平、十六次试验的正交试验法，这样就在省时、省料、准确的情况下收集所需要的数据。配合先进的试验数据统计软件Design Expert6.0(试用版)，分解出重要因子，去找出影响实验的重要因子，并分析回归了聚丙烯发泡体系剪切速率与剪切应力的关系表达式，以及胀大比与毛细管数的关系表达式。 在对发泡体系的胀大行为研究方面，本文综合了前人提出的粘弹体挤出胀大的数学模型和发泡体系的气泡膨胀的理论模型，以及前人对毛细管数的运用的挤出上，提出了聚丙烯发泡体系胀大比的预测模型，在这个模型中不但考虑了化学发泡剂AC和碳酸钙对体系的胀大比的影响，也考虑了温度对体系胀大效应的影响。 在对气泡尺寸的研究方面，本文分析正交试验的挤出样条的数码照片。利用毛细管数与气泡尺寸的表达式，把胀大比预测模型变换为气泡平均直径的预测模型，达到从宏观的胀大比预测微观的发泡体系气泡的尺寸的目的。

目录

文摘

英文文摘

符号表

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第一章绪论

1.1选题依据

1.2影响气泡膨胀的因素

1.2.1原材料性能和用量对气泡膨胀的影响

1.2.2成型工艺条件对气泡的影响

1.3影响毛细管数的因素

1.4本论文拟研究的内容

1.5本文研究的意义

1.6本章小节

第二章理论分析

2.1挤出膨胀预测模型的研究现状

2.1.1粘弹流体挤出胀大的研究现状

2.1.2发泡体系的挤出胀大预测模型的研究现状

2.2挤出物胀大比预测模型

2.2.1挤出物的膨胀比

2.2.2胀大比与毛细管数的关系

2.2.3挤出物胀大比预测模型的提出

2.3加工参数对聚合物发泡体系挤出胀大比的影响

2.3.1气体对聚合物发泡体系挤出胀大比的影响

2.3.2碳酸钙对聚合物发泡体系挤出胀大比的影响

2.3.3温度对聚合物发泡体系挤出胀大比的影响

2.3.4压力对聚合物发泡体系挤出胀大比的影响

2.3.5剪切速率对聚合物发泡体系挤出胀大比的影响

2.4本章小结

第三章实验方案与数据处理

3.1试验目的

3.2试验装置与试验材料

3.2.1试验装置

3.2.2数据处理

3.2.3试验材料

3.3实验数据处理

3.3.1数据处理的统计方法

3.3.2聚丙烯发泡体系幂律方程的回归

3.3.3正交试验法与统计软件的结合应用

3.3.4粘度预测模型

3.3.5粘度预测模型实验验证

3.3.6胀大比B与毛细管数Ca的关系式

3.4实验验证

3.5本章小结

第四章结果分析与讨论

4.1粘度模型的分析

4.2不同条件下发泡体系胀大比B的变化趋势

4.2.1发泡体系在不同温度条件下胀大比B随剪切速率的变化情况

4.2.2不同配方的发泡体系在不同温度条件下胀大比B的变化

4.2.3纯PP和含AC发泡剂的PP发泡体系的胀大比B随温度变化的情况

4.2.4不同温度时PP纯料以及聚丙烯/气体体系胀大比B的变化情况

4.2.5胀大比B与毛细管数以及温度的关系

4.3气泡尺寸与毛细管数Ca和胀大比B的关系

4.3.1气泡尺寸与胀大比B的关系

4.3.2气泡平均预测模型

4.3.3气泡尺寸与毛细管数Ca和胀大比B的关系

4.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间完成的论文

附录1

致谢