准动态机械式管材扩张方法及装置的研究

摘要

采用双向拉伸的高聚物，将使其沿链方向排列成形，行成一个特定的方向，双向拉伸获得很高强度的材料，耐冲击性能、硬度、弹性模量等方面都会有明显的提高。从环保节约、可持续发展的角度来看，可以减少壁厚节约原材料，所以双向拉伸管材有很广阔的发展空间。 本项目研究设计了一套准动态机械式PVC管材扩张装置（包括加热装置、扩张装置、驱动装置等）通过温度控制仪和自耦变压器结合实现对管材扩张的温度控制，下面是本课题的主要工作内容: (1)通过研究探讨高聚物的取向过程，借鉴国内外扩张管材的扩张装置和扩张工艺方法，以及通过大量扩张管材方面文献的阅读，提出了准动态机械式管材扩张的方法。 (2)通过机械方面雨伞结构的启示，又因为本课题设计的装置位于管材内部，考虑到空间问题，采用渐进性三级分段扩张结构，设计出了一套管材扩张装置。整套连续扩张的总体工艺流程是通过挤出机挤出的管坯，由冷却水槽冷却使管坯位于高弹态，再经过扩张装置扩张，扩张完后的扩张管由牵引机牵引至卷曲装置，生产线方便快捷。 (3)应用准动态机械式扩张装置，对PVC-O管材进行了扩张，获得了许多外观均匀的扩张管材，扩张之前通过控温仪和自耦变压器对温度进行调节，通过FLUCK成像仪测试加热圈内部的温度，使其位于高弹态(110-150)℃之间，通过管材扩张实验，管材径向扩张比为1.7，壁厚减少了1mm，实现了取向强度增加，节约材料的目的。 (4)本课题还进行了拉伸回缩装置的设计及有关硅胶样条的拉伸实验，主要进行了相同载荷，不同温度下的拉伸位移、回弹位移、拉伸时间以及回弹时间的变化趋势，以及在相同温度，不同载荷下四个变量的变化曲线，得到了一些规律，证明了回缩量和回弹位移呈指数函数，得出了准动态过程中最主要的参数，再扩张所需最大时间的计算方法。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 管道材料双轴拉伸取向成型方法的提出

1．1．1 取向增强管材特性与展望

1．1．2 一般单轴取向PVC-U管材的缺点

1．1．3 一些提高塑料管材性能的普遍方法

1．2 双轴取向成型技术的发展过程

1．2．1 双轴取向成型的理论探讨

1．2．2 双轴取向的国内外发展现状

1．2．3 前人研究的管材成型方法

1．3 论文研究意义

1．4 论文研究内容

1．4．1 本课题的来源

1．4．2 本课题的创新点

第二章 塑料管材拉伸取向的方法和机理

2．1 高聚物的取向过程

2．1．1 取向及取向度

2．1．2 取向机理

2．2 高聚物取向分类方法

2．2．1 单轴和双轴取向

2．2．2 流动和拉伸取向

2．2．3 高弹、塑性和粘性拉伸取向

2．3 成型条件对高聚物的影响

2．3．1 温度

2．3．2 拉伸应力和时间

2．3．3 拉伸速度和拉伸比

2．3．4 高聚物结构形式及填充物

2．3．5 挤出流道结构

2．4 取向的应用及发展前景

2．4．1 取向的应用

2．4．2 取向的发展前景

第三章 机械式扩张装置的设计及计算

3．1 准动态机械式扩张装置的整体构思

3．1．1 UPVC材料的选取

3．1．2 准动态机械式扩张方法的提出

3．1．3 准动态机械装置的组成

3．2 扩张装置的设计及计算

3．2．1 扩张头的设计及计算

3．2．2 驱动机构的设计及计算

3．3 加热装置的设计及计算

3．4 机械式实验装置及其特点

3．5 本章小结

第四章 扩张拉伸实验及数据分析

4．1 扩管实验

4．1．1 实验原料

4．1．2 实验装置

4．1．3 实验过程

4．1．4 实验结果及分析

4．2 硅胶和PVC-U拉伸及数据分析

4．2．1 实验原料

4．2．2 实验装置

4．2．3 实验过程

4．2．4 实验结果及分析

4．3 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 全文总结

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文

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