聚合物新型注射成型技术及其装备的研究

指出了聚合物传统注射成型技术及其装备的不足 ,全面分析了国内外现有注射成型技术与装备有针对性的一些改良措施 ,并对一种全新的注射成型技术与装备——即高度集机电磁于一体、直接电磁换能、将振动力场引入聚合物塑化注射成型全过程的电磁动态塑化注射成型技术与电磁动态塑化注射机 。

基于多源数据融合与卷积长短期记忆神经网络的聚合物挤出过程熔体密度监测方法

聚合物挤出过程中熔体密度是影响产品质量的关键因素。由于挤出加工过程的高温、高压复杂工况,寻求能准确、在线监测聚合物挤出过程中熔体密度的方法是一个具有挑战性的问题。尽管基于机器学习的质量监测方法提供了一种解决方案,但在聚合物挤出加工过程中,由于数据类型、工艺参数、操作环境等多变性因素的影响,传统的机器学习方法可能难以捕捉聚合物加工中不同输入参数和输出质量参数之间的复杂关系,使得监测任务难以获得理想的准确性。本文提出了一种基于多源数据融合与卷积长短期记忆神经网络(CNN–LSTM)的熔体密度监测方法,用于在线监测聚碳酸酯–丙烯腈–丁二烯–苯乙烯共聚物(PC/ABS)共混体系的熔体密度。首先,通过实时采集安装在挤出机模头处的近红外、拉曼及超声3种传感器数据,对3种传感数据进行预处理并融合后作为输入;然后,通过合理设计的网络结构,构建CNN–LSTM监测模型,利用CNN的特征提取能力与LSTM的预测能力,最终实现对聚合物共混过程中的熔体密度的实时监测。基于独立开发的多源传感数据实时采集装置获取的数据,利用所提方法对PC/ABS共混挤出过程的熔体密度进行实时监测,结果表明:本文方法能够准确监测聚合物熔体密度,其在测试集上的均方根误差和决定系数分别为0.975 5、0.006 3 g/cm3,比传统的卷积神经网络方法、长短期记忆网络方法、岭回归方法、偏最小二乘回归方法、多层感知机方法和支持向量机回归方法具有更高的预测精度;本文方法的10次输入平均预测时间为1.523 5 s,能够满足实际生产过程的实时监测。综上所述,所提出的基于多源数据融合与CNN–LSTM的熔体密度监测方法显著提高了聚合物挤出过程中熔体密度的实时监测精度,为挤出过程中聚合物的质量提供了可靠的技术支持。

聚合物加工成型技术创新研究进展

依据聚合物工业对加工过程节能降耗、废旧聚合物循环利用、可再生资源利用的重大需求,笔者在聚合物振动剪切形变加工成型方法和设备的基础上提出和研究了聚合物体积拉伸形变加工成型方法和技术,着重讨论了拉伸形变支配的叶片挤压系统的塑化输运过程、技术特征及混合特性.研究结果表明:这种新技术及其设备与传统螺杆塑化输运技术及其设备相比较,具有加工热机械历程缩短、加工能耗降低、混合混炼效果好、物料适应性广、制品质量高等优异的技术特点,且在聚合物多相多组分复合材料、聚合物/生物质复合材料等物料体系的加工方面具有显著优势.

国家工程研究中心转制后财务功能的转变与定位

国家工程研究中心是我国自“八五”以来，陆续建设的一批新型科研开发经济实体。其职能定位是将有市场价值的应用科研成果进行后续的工程化研究和系统集成，并转化为适合规模生产需要的共性技术、关键技术，增强产业的科技实力。

聚合物优化成型研究进展

综述聚合物动态成型技术与方法的研究进展 ,介绍了可以借鉴的相近研究领域的最新研究信息 ,提出建立新视角 ,应用智能技术、小波变换及混沌理论于聚合物动态成型过程这一复杂非线性系统的展望。

振动诱导技术在新型阻燃聚合物材料中的应用研究

研究了振动诱导作用下无机阻燃剂(氢氧化镁+氢氧化铝)在聚丙烯(PP)中的分散性能,以及由此引起的制品力学性能和阻燃性能的变化。实验结果表明:随着振动频率和振幅的增加,无机阻燃剂的分散性能、制品的力学性能和阻燃性能也会相应增加,拉伸强度、冲击强度和氧指数可分别提高约32%,39%和10%,但其增加的速度是逐渐减少的,并最终达到一个稳定值。

茂金属聚烯烃新型成型技术及其装备的研究

介绍了茂金属聚烯烃的优越性能 ,难以加工的因素以及解决其加工问题的途径。从电磁动态技术、内冷系统、模头、螺杆各个方面重点阐述了茂金属聚烯烃新型成型技术及其装备。

聚合物动态挤出流变行为研究

本文论述聚合物材料毛细管动态流变行为的测量原理 ,介绍了自行研制成功的用于聚合物熔体挤出的毛细管动态流变仪。在该仪器上对LDPE进行了实验研究 ,发现熔体的粘度与振动源的频率、振幅呈非线性关系。在振动力场作用下LDPE熔体的粘度减小 ,随振动频率的变化有一最小值。这对聚合物动态塑化挤出工艺过程控制具有十分重要意义。

聚合物熔体粘弹行为对振动力场响应规律的研究进展

综述了国内外对聚合物熔体粘弹行为的研究。针对前人研究的不足 ,并为了进一步解释聚合物电磁动态成型机理 ,提出了借助毛细管动态流变仪 。

振动力场作用下聚合物熔体粘弹行为的研究

连续介质力学、高分子微观结构动力学和流变测量学三者相结合,分析了小振幅振荡振动、大振幅振荡振动、电磁动态振动、稳定剪切流动上平行或垂直叠加振动等四个不同的振动引入方式下聚合物熔体粘弹行为的研究现状。重点介绍了作者们在不依赖现有任何本构关系条件下建立的动态成型过程中聚合物熔体非线性粘弹行为的表征理论、以及电磁动态塑化挤出条件下聚合物熔体输送和挤出机理的近似解释理论。

振动力场下填充聚合物挤出过程研究

研究了利用塑料电磁动态塑化挤出机加工PP/CaCO_3和LDPE/CaCO_3时的动态挤出过程,探讨了振动力场对聚合物填充体系挤出过程的影响规律和作用机理。结果表明,在一定的振动条件下,振动力场的作用使挤出压力减小,挤出功率降低,混合分散效果明显提高。

纯振动场作用下聚合物粘弹性能的微观研究

通过对聚合物大分子与其他低分子的比较,指出了聚合物大分子具有独特分子结构、大的相对分子质量和长的分子链,以及由此引起的一系列特有的物理化学性能。从微观的角度解释了振动场作用下,聚合物大分子的运动情况,提出了聚合物大分子在振动状态下的橡皮筋模型,比较了直接加热与纯振动场作用下两种不同换能方式对聚合物固体材料塑化性能的影响,得出了纯振动场作用比直接加热更能促进聚合物材料塑化的结论。按照橡皮筋模型的原理,建立了相应的力学模型,运用偏微分方法对该力学模型进行求解,找出了振动场对高聚物的作用机理。

振动场作用下聚合物的新型动态塑化熔融模型

将振动场引入聚合物塑化挤出的全过程,建立了振动挤出机的聚合物动态解析熔融模型．振动场的引入使挤出机的熔融塑化能力得到了很大的提高,熔融段的长度随着振动频率和振幅的增大而减少．在该模型中,随着熔融过程的进行,熔体的厚度缓慢增加,而固体床缓慢减少,直到聚合物熔体填满整个螺槽横截面;在稳定情况下,熔融段的长度不变,聚合物颗粒进入料筒的速度与挤出机的熔融速度以及产量相等．但是,当熔融段的长度达到某一稳定值后,再增大振幅或频率,熔融段的长度不再发生明显的变化．用该模型能很好地预测振动挤出机的成型参数,得到优化条件．将计算值与实验值比较验证了各振动参数(振幅和频率) 对振动挤出机塑化熔融能力的影响．

多物理场耦合叶片塑化单元聚合物混合性能研究

阐述了聚合物叶片注塑成型机的结构组成和工作原理,通过叶片塑化单元转子模型及本构方程的表征,分析了该单元聚合物熔体拉伸流动特性和混合性能.结果表明,叶片塑化单元的流场为拉伸与剪切复合流场,混合指数值高达0.945,叶片两边的强拉伸流场区域黏度值较低,具有较强的拉伸作用,可以提高聚合物的塑化混合性能和熔体流动性;叶片单元的混合指数多分布在0.5～0.6之间,而螺杆元件的混合指数多分布在0.4 ～0.5之间,螺杆元件在产生拉伸流场方面远低于叶片单元;动态时叶片塑化单元的拉伸速率比稳态时的大,随着振动强度的增加,该单元拉伸速率和平均拉伸混合效率提高,但是动态时的振动强度不宜过大.因此,采用叶片塑化单元及多物理场耦合开发的叶片注塑成型机优于传统注塑成型机.

插层法制备聚合物/蒙脱土纳米复合材料的研究进展

对插层法制备聚合物/蒙脱土纳米复合材料的国内外研究现状作了简要的回顾,并对聚合物/蒙脱土纳米复合材料的力学性能、结晶性能、阻隔性能、热稳定性、各向异性及阻燃性能进行了综述。

振动场强化聚合物塑化注射成型技术

介绍一种将机械振动力场引入聚合物塑化注射成型全过程的塑料电磁动态注射设备 ,提出振动力场强化聚合物塑化注射成型新概念 ,并论述塑料电磁动态塑化注射机的原理、结构及其应用。实验与生产表明 :新型注射机对物料适应性广 ,与传统注射机比较在加工聚烯烃时能耗可降低 50 %以上 ,注射熔体温度可降低 2 0℃以上 ,注射压力降低 10 %左右 ,制品力学性能提高 15%以上 ,对无机填料填充体系的混合分散效果明显提高 ,并预示振动力场可改变注射充模熔体的流动状态。

动态加工过程中聚合物熔体流变行为研究进展

本文综述了聚合物熔体及其填充体系在振动力场作用下行为响应机理的既有成果 ,结合目前部分研究工作 ,从连续介质力学 。

聚合物动态流变的新型测量技术与表征理论

自行研制了恒速型毛细管动态流变实验研究装置;建立了动态成型过程中聚合物熔体非线性流变行为的表征公式;建立了一整套测试聚合物熔体动态流变参数的实验方法,这些动态流变参数包括毛细管瞬时入口压力、瞬时挤出胀大值、柱塞杆振动位移、振动位移与毛细管入口压力波形的相位差等;建立了一整套对动态流变数据进行时域分析和频域分析的数据处理方法。

不溶混聚合物共混体系相态反转的研究进展

对不溶混聚合物共混体系相态反转的粘度比模型、弹性比模型、粘弹性比模型和扭矩比模型进行了分析 ,提出了动态硫化EPDM/PP等热塑性弹性体相态反转的判断方法 ,认为振动力场对控制不溶混聚合物共混体系的相态反转具有积极作用。

振动力场作用下聚合物熔体本构关系的研究进展

从加工和理论两方面总结和评述了振动力场作用下聚合物熔体本构关系的研究成果 ,着重介绍了高分子链缠结动力学的结构网络本构理论。同时指出经典的连续介质本构方程不能精确描述振动力场作用下的聚合物熔体流变行为 ,而分子链缠结动力学瞬态网络理论可以精确描述大振幅振动剪切场下的聚合物流变行为。