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.

成型加工过程中聚合物的连续自增强

提出了成型加工过程中聚合物连续自增强的概念.先介绍了传统加工过程中实现聚合物自增强的主要加工方法和设备,然后重点介绍了基于振动力场及拉伸力场的聚合物连续自增强加工方法和设备,阐述了聚合物在振动力场以及拉伸力场作用下连续自增强的机理、振动力场与拉伸力场对制品性能的影响.研究结果表明:振动力场和拉伸力场加工聚合物制品的自增强效果显著,制品力学性能与微观形态均明显改善;连续自增强技术具有物料适应广、适合实际生产加工等优点.

成型加工对熔融插层制备聚合物/粘土纳米复合物的影响

对近年来关于熔融插层法制备聚合物/粘土纳米复合物(PCN)过程中成型加工影响作用的研究进展进行了综述。介绍了不同加工设备对制备PCN的不同影响,并指出双螺杆挤出机是进行熔融混合的最合适的加工设备。概述了停留时间、螺杆结构等加工条件和不同成型工艺对制备PCN的不同作用。并对今后的研究提出了展望。

微孔塑料成型过程中影响聚合物/气体均相体系形成的工艺因素

综述了微孔塑料成型过程中聚合物 /气体均相体系形成的影响因素。表征均相体系的重要参数是气体在聚合物中的溶解度 ,因此通过SEM、玻璃化转变温度法、粘度法等间接方法来衡量溶解度 ,可以间接表征均相体系。对影响均相体系形成的压力、温度、时间和剪切作用等工艺条件进行了分析。适当增加压力、升高温度有利于均相体系的形成。剪切作用可提高气体的扩散性和溶解性 。

拉曼光谱在线测量技术在聚合物合成与加工中的应用研究进展

聚合物的合成与加工过程影响着材料的聚合度、结晶度、取向度以及共混组分的均匀性,最终影响聚合物产品的性能。因此对聚合物合成与加工过程中材料的实时状态进行监控至关重要。拉曼光谱在线测量技术凭借其无损检测、采样简单、可靠性高,对试样的外形和物态没有任何特定要求,且能在高温、高压、有毒的环境中直接进行在线测量等特点,在高分子材料合成与加工领域有了越来越广泛的应用。将此在线测量技术应用到高分子合成与加工过程中,实时测量高分子材料的化学组成和物理性质,并将测量数据用于控制合成与加工过程,可以提高高分子材料的性能。本文选择聚合反应转化率、聚合产物粒径及其分布、聚合物结晶度、聚合物取向度、多相共混聚合物组分含量等五个反映聚合物合成或加工过程状态的参量,概述了拉曼光谱在线测量上述参量的相关研究进展,并对拉曼光谱在线测量技术在聚合物合成及加工中的应用发展进行了展望。

近红外光谱在线测量技术在聚合物加工中的应用研究进展

聚合物材料制品的性能与成型加工过程有着密切的联系,因此在线监控加工过程中材料的状态至关重要。根据在线监控实时反馈的数据,能够实现加工工艺参数的及时调整,确保生产过程的稳定性,从而保证产品质量、减少能源浪费、提高生产效益。近红外光谱在线测量技术是一种成本低、实时性强,可以准确定量分析的技术,已在很多生产领域得到了应用,然而在聚合物加工领域仍处于研究阶段。本文从测量聚合物中的组分含量、熔融指数、熔体密度、填充物的分散性四个方面概述了近红外光谱在线测量技术在聚合物加工中的应用研究进展,指出了近红外光谱在线测量技术尚存在的问题,给出了几点建议,最后对近红外光谱在线测量技术未来的发展进行了展望。指出在未来几十年里,随着光纤光谱仪器科学、计算机科学以及化学计量学方法的发展,近红外光谱在线测量技术在原始数据稳定性、预处理方法、建模方法及模型的稳健性与准确性上将会有长足的进步,将会在更多的领域推广应用,产生巨大的经济与环保价值。

毛细管动态流变仪中聚合物熔体的流动可视化实验研究

通过采用剖分料筒直接观察的方法,使用示踪剂表征聚合物的流动情况。采用改进后的毛细管动态流变可视化装置,通过对低密度聚乙烯(LDPE)进行大量而系统的动态和稳态挤出实验,系统地探讨了振动力场对LDPE熔体流动行为的影响。

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。

近红外光谱检测技术在聚合物领域的应用研究进展

近红外光谱(NIR)检测技术能够提供样品丰富的结构和组成信息,且具有分析速度快、样品无需处理等突出特点,在聚合物领域有了越来越广泛的应用。综述了该技术在聚合物合成到成型加工再到回收利用整个生命周期过程中各个环节的应用研究进展。在聚合物的合成和加工过程中,近红外光谱检测技术可用于材料参量的定量测量,且由于光纤良好的化学和热稳定性,使其能够在强腐蚀、高温、高压等危险环境下进行在线实时监测。对于聚合物合成,选择聚合反应转化率、聚合产物粒径和聚合物组成三个关键参量,概述了近红外光谱在线测量上述参量的相关研究进展;对于聚合物加工,主要讨论了反应性挤出加工过程中近红外光谱在线测量聚合物分子量、残余单体含量、接枝率等反映材料加工状态参量的应用研究。在聚合物的回收利用过程中,近红外光谱可用于废旧塑料制品的定性分类识别,围绕该应用分析了其国内外的研究现状。指出了近红外光谱检测技术在应用中存在的问题,并提出几点建议,最后对该技术在聚合物领域的发展方向进行了展望,并认为随着研究工作的深入和在线测量仪器的发展,近红外光谱检测技术将在聚合物领域有着更加广阔的应用前景。

质子交换膜燃料电池用聚合物/导电填料复合材料双极板的研究进展

双极板是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的重要组成之一,其性能直接影响到PEMFC的成本和性能。目前,常用的双极板主要有石墨双极板、金属双极板和聚合物/导电填料复合双极板。聚合物/导电填料复合材料双极板由于同时克服了石墨双极板机械性能差、加工成型困难、成本高和金属双极板耐腐蚀性差等缺点,成为目前PEMFC用双极板材料的研究重点,但聚合物/导电填料复合材料双极板导电性不高,因此提高其导电性能是目前的重点研究方向。主要对目前应用于PEMFC的聚合物/导电填料复合材料双极板的研究进展进行了简单综述,总结了目前聚合物/导电填料复合材料双极板的主要研究方向及其相关性能。

聚合物注塑制品的取向研究

概述了聚合物注塑制品的取向机理,取向研究手段。介绍了应用Moldflow软件模拟以及使用偏光显微镜、傅立叶偏光红外光谱仪研究动态注塑制品取向结构的初步结果,指出动态下取向效应明显强于稳态,制品皮层取向产生的光学效应明显强于芯层,红外偏光技术能够较好地对取向态进行定量测试。

聚合物纳米复合材料微孔发泡及其影响因素的研究概况

结合聚合物异相成核的空穴模型,分析了含添加剂的聚合物异相成核理论。纳米级添加剂粒子比微米级添加剂粒子具有更小的尺寸和更大的表面积,与聚合物基体的接触更加紧密,因此其发泡制品具有更好的泡孔结构和性能。分析了聚合物/粘土纳米复合材料用超临界CO2发泡过程的影响因素。结果表明,剥离型纳米复合材料具有更小的泡孔尺寸和更大的泡孔密度。聚合物纳米复合材料与连续挤出发泡过程的结合为微孔发泡提供了一项新的技术。

生物可降解聚合物多孔支架的制备研究进展

组织工程的关键技术之一在于运用生物可降解聚合物制备出具有特定结构、内部连通性好并具有良好力学性能的三维多孔支架,本文对近几年来制备支架的方法以及研究热点做了综述,并对组织工程用生物可降解聚合物多孔支架的发展方向做了展望。

聚合物/纳米粒子复合材料超临界流体发泡的研究进展

综述了纳米粒子在聚合物/纳米粒子复合材料超临界流体发泡中的应用及其对聚合物发泡行为的影响机理,分析了聚合物/纳米粒子复合材料发泡的影响因素,并展望了聚合物/纳米粒子复合材料发泡材料的应用前景。

聚合物动态流变测试系统虚拟仪器研究与设计

为了满足高分子成型加工理论对高性能和多功能测试仪器的需求,采用先进的模块化结构形式,设计了聚合物动态流变仪测试系统的虚拟仪器。该虚拟仪器采用多线程的设计方法解决了数据通信以及数据采集、存储与处理等任务的实时性;采用OPC通信技术实现了工业控制计算机与可编程计算机控制器之间的信息交换;模块化的结构设计保证了虚拟仪器系统接口功能的可扩展性。虚拟仪器系统可以在线测量与表征高分子材料的流变行为和加工特性,实际运行表明,虚拟仪器测量精度高,重复性好,系统运行稳定可靠,取得了很好的应用效果。

基于机器视觉的聚合物粒子运动轨迹研究

挤出过程中,了解聚合物粒子的运动轨迹对于研究黏性剪切、混炼等理论具有重要作用。将机器视觉应用于动态全程可视化挤出过程,采集彩色聚合物示踪粒子图像,利用LabVIEW软件进行图像分析处理获得粒子在挤出输送段的运动轨迹和速率。较传统研究方法具有优越性。

聚合物叶片塑化挤出机正位移输送特性研究

在对聚合物叶片塑化挤出机结构特征及工作原理分析的基础上,建立了叶片塑化挤出机正位移物料输运理论模型,对聚合物叶片塑化挤出机物料输送特性进行了探讨,同时针对叶片挤出机与螺杆挤出机的物料输送特性进行了实验研究。实验结果表明,理论产量与实际产量基本符合,叶片挤出机物料输送效率更高,受模头压力影响小,同时对物料特性依赖程度更低。

聚合物加工过程中数据采集系统的设计与实现

在聚合物加工过程中,需要对成型设备的关键参数(如区段温度、压力、扭矩等)进行实时监测,以确保加工过程的精确度。利用数据采集设备以及VB所开发的上位监测程序组成的数据采集系统,通过对数据采集卡驱动程序DLL文件的调用能够有效地对现场数据进行实时读取、显示与保存,在科研和工程中有一定的实际应用价值。

聚合物动态挤出过程多变量数学模型研究

以聚合物动态流变综合测试仪为实验装置,通过实验方法,找出在聚合物动态流变测试塑化挤出过程中影响熔体温度与熔体压力的主要因素,分析了其动态特性,并在此基础上首次提出了熔体温度与熔体压力关于模头加热器功率、螺杆转速的多变量传递函数矩阵形式数学模型。

毛细管动态挤出下聚合物熔体非线性流变行为的研究

采用毛细管动态流变仪,选用PELD、PP、PS和PA等典型物料,研究了毛细管动态挤出下各聚合物熔体的非线性流变行为。结果表明,不同物料的流变行为对振动力场的响应特性有较大差异,只有在一定的振幅和频率下振动力场才能有效降低熔体的黏度。实验首次发现,PP、PS和PA存在窄的振动参数区域,在此区域内,熔体的动态表观黏度值大于相应的稳态值,出现“加振变黏”现象。这一新的发现表明,并非“只要引入振动就一定有利于聚合物材料的成型加工”,必须考虑不同分子结构的聚合物材料对振动的不同响应规律。