本文關(guān)鍵詞：振動(dòng)剪切作用下聚合物及其復(fù)合材料的成型與性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：聚合物成型是聚合物科學(xué)中一門(mén)重要的學(xué)科。如何通過(guò)成型方法控制聚合物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與形態(tài),提高聚合物的性能是廣大研究人員共同追求的目標(biāo)。在常規(guī)的聚合物成型技術(shù)上,通過(guò)引入振動(dòng)剪切,可以改變聚合物的內(nèi)部形態(tài),改善制品的結(jié)晶性能和力學(xué)性能。目前,剪切控制取向注射成型技術(shù)和動(dòng)態(tài)保壓注射成型技術(shù)是兩種較為受關(guān)注的振動(dòng)輔助注射成型技術(shù),經(jīng)過(guò)多年的研究累積,已形成了系統(tǒng)性的研究成果。然而,這兩種成型方式中的振動(dòng)剪切加工參數(shù)基本屬于低頻振動(dòng)(頻率為0.3Hz左右),這對(duì)研究振動(dòng)剪切對(duì)聚合物的成型與性能有較大的限制。此外,所研究的材料性能集中于材料的結(jié)晶性能與力學(xué)性能,對(duì)材料的其他功能性方面(如阻隔性能、導(dǎo)電性能等)的報(bào)道比較少。本文搭建了一套多通道成型設(shè)備,研究不同頻率和振幅的振動(dòng)剪切對(duì)聚合物的結(jié)晶性能與力學(xué)性能的影響以及在振動(dòng)剪切作用下納米顆粒的取向與分散對(duì)聚合物的阻隔性能和導(dǎo)電性能的影響。研究?jī)?nèi)容和研究結(jié)果如下：1.研究了不同頻率(0-2.5Hz)和振幅(0-20mm)的振動(dòng)剪切作用對(duì)線性低密度聚乙烯(LLDPE)的力學(xué)性能和結(jié)晶形貌的影響。在低頻率低振幅(0.2Hz/4mm)的振動(dòng)剪切作用下,LLDPE的結(jié)晶較為完善,楊氏模量和拉伸強(qiáng)度分別提高了5%和9%。隨著頻率或者振幅的增加,LLDPE的力學(xué)性能進(jìn)一步提升。當(dāng)振動(dòng)剪切頻率增加至2.5Hz而振幅仍為4mm時(shí),LLDPE的楊氏模量和拉伸強(qiáng)度分別提高了27%和20%；當(dāng)振動(dòng)剪切的振幅增加至20mm而頻率仍為0.2Hz時(shí),LLDPE的楊氏模量和拉伸強(qiáng)度分別提升了49%和47%。差熱分析(DSC)和掃描電子顯微鏡(SEM)表征發(fā)現(xiàn)：在振動(dòng)剪切作用下,LLDPE的結(jié)晶過(guò)程更加的完善；高頻率小振幅的振動(dòng)剪切引導(dǎo)LLDPE的結(jié)晶度有一定的提升；而低頻率大振幅的振動(dòng)剪切迫使LLDPE分子鏈沿著流動(dòng)方向取向并形成串晶結(jié)構(gòu)。2.提出了一種新型的振動(dòng)剪切形式——疊加振動(dòng)剪切,并研究了普通振動(dòng)剪切與疊加振動(dòng)剪切對(duì)LLDPE力學(xué)性能和結(jié)晶性能的影響。相比普通振動(dòng)剪切作用下的LLDPE,疊加振動(dòng)剪切作用下的LLDPE具有更加完善的結(jié)晶過(guò)程,結(jié)晶度提高至43.5%,同時(shí),拉伸強(qiáng)度和楊氏模量分別提高了11%和12.6%,這主要是因?yàn)榀B加振動(dòng)剪切中存在變化的剪切速率,迫使LLDPE分子鏈不斷受到小幅度的擠壓-拉伸作用,形成更加完善的晶體結(jié)構(gòu),從而提高LLDPE的結(jié)晶度和力學(xué)性能,從而使LLDPE表現(xiàn)出更好的自增強(qiáng)。3.研究了振動(dòng)剪切作用下5 wt%含量蒙脫土(OMMT)改性聚乳酸(PLA)復(fù)合材料的阻隔性能和結(jié)晶性能。在振動(dòng)剪切作用下,OMMT在PLA基體中形成更好的插層結(jié)構(gòu)并沿著剪切方向取向,一些OMMT片層被PLA分子鏈剝離成單片或者幾片形狀。更好分散和取向排列的OMMT分子在PLA結(jié)晶過(guò)程中起到異相成核以及加速結(jié)晶作用,從而觀察到冷結(jié)晶焓大幅下降,冷結(jié)晶溫度接近熔融溫度以及PLA結(jié)晶度大幅度提高。對(duì)PLA/OMMT的阻隔性能研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)過(guò)振動(dòng)剪切作用,復(fù)合材料的阻隔性能提升了36%,這主要是因?yàn)槿∠蚺帕胁⒂懈梅稚⑿Ч腛MMT和較高的結(jié)晶度增加了PLA基體中水蒸氣分子的透過(guò)路徑。4.研究了振動(dòng)剪切作用下0-2.1 vo1%含量的科琴黑(KB)填充的PLA/KB復(fù)合材料的各向?qū)щ姰愋�。在振�?dòng)剪切作用下,KB顆粒鏈在PLA基體中沿著流動(dòng)方向取向排列,并形成取向的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。平行于振動(dòng)剪切方向的滲流閾值遠(yuǎn)低于垂直于振動(dòng)剪切方向上的滲流閾值。當(dāng)KB的含量在0.88 vo1%與1.58vo1%之間時(shí),PLA/KB試樣在沿著流動(dòng)方向上的電阻率降低至～3×104Ω·m,而在垂直于流動(dòng)方向上的電阻率仍為～1×1010Q·m,形成強(qiáng)烈的各向?qū)щ姰愋�。兩個(gè)方向上電阻率的比值高達(dá)106,比已報(bào)道的CNTs改性的聚合物材料的各向?qū)щ姰愋猿潭雀叱?-4個(gè)數(shù)量級(jí)。
【關(guān)鍵詞】：振動(dòng)剪切 成型加工 線性低密度聚乙烯 聚乳酸 蒙脫土 科琴黑 取向
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ317;TB33
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-17
• 縮寫(xiě)表和符號(hào)表17-19
• 1 緒論19-42
• 1.1 前言19
• 1.2 聚合物熔體及其成型技術(shù)19-27
• 1.2.1 聚合物熔體流動(dòng)特性19-21
• 1.2.2 影響聚合物流動(dòng)特性因素21-22
• 1.2.3 聚合物熔體粘度數(shù)學(xué)模型22-24
• 1.2.4 聚合物成型技術(shù)24-27
• 1.3 振動(dòng)剪切引導(dǎo)聚合物成型技術(shù)研究27-39
• 1.3.1 振動(dòng)擠出成型27-29
• 1.3.2 低頻振動(dòng)注射成型29-33
• 1.3.3 剪切控制取向注塑成型33-35
• 1.3.4 動(dòng)態(tài)保壓注射成型35-38
• 1.3.5 電磁動(dòng)態(tài)擠出成型38-39
• 1.4 課題的提出及主要研究?jī)?nèi)容39-42
• 1.4.1 課題的提出39-40
• 1.4.2 主要研究?jī)?nèi)容40-42
• 2 多通道成型設(shè)備42-48
• 2.1 多通道成型設(shè)備的結(jié)構(gòu)42-43
• 2.2 多通道成型設(shè)備的振動(dòng)系統(tǒng)43-44
• 2.2.1 振動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械部分43
• 2.2.2 振動(dòng)系統(tǒng)控制部分43-44
• 2.3 多通道成型設(shè)備的模具系統(tǒng)44-47
• 2.3.1 模具的加熱與溫度控制系統(tǒng)45-46
• 2.3.2 模具冷卻系統(tǒng)46
• 2.3.3 試樣的制備46-47
• 2.4 本章小結(jié)47-48
• 3 振動(dòng)剪切作用下線性低密度聚乙烯的結(jié)晶性能和力學(xué)性能48-57
• 3.1 前言48
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分48-50
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料48-49
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備49
• 3.2.3 試樣制備49
• 3.2.4 試樣表征49-50
• 3.3 結(jié)果與討論50-55
• 3.3.1 力學(xué)性能分析50-52
• 3.3.2 DSC52-53
• 3.3.3 SEM53-55
• 3.4 本章小結(jié)55-57
• 4 疊加振動(dòng)場(chǎng)下線性低密度聚乙烯的結(jié)晶性能與力學(xué)性能57-64
• 4.1 前言57
• 4.2 疊加振動(dòng)場(chǎng)57-59
• 4.3 實(shí)驗(yàn)部分59-60
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)材料59
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備59
• 4.3.3 試樣制備59
• 4.3.4 試樣表征59-60
• 4.4 結(jié)果與討論60-63
• 4.4.1 DSC60-61
• 4.4.2 WAXD61-62
• 4.4.3 力學(xué)性能分析62-63
• 4.5 本章小結(jié)63-64
• 5 振動(dòng)剪切作用下聚乳酸/蒙脫土復(fù)合材料的結(jié)晶性能和阻隔性能64-76
• 5.1 前言64-66
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分66-67
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)材料66
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備66
• 5.2.3 試樣制備66-67
• 5.2.4 試樣表征67
• 5.3 結(jié)果與討論67-75
• 5.3.1 OMMT分散67-70
• 5.3.2 PLA結(jié)晶行為70-73
• 5.3.3 阻隔性能73-74
• 5.3.4 力學(xué)性能分析74-75
• 5.4 本章小結(jié)75-76
• 6 振動(dòng)剪切作用下聚乳酸/科琴黑復(fù)合材料的各向?qū)щ姰愋?/span>76-83
• 6.1 前言76-77
• 6.2 實(shí)驗(yàn)部分77-78
• 6.2.1 實(shí)驗(yàn)材料77
• 6.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備77
• 6.2.3 試樣制備77
• 6.2.4 試樣表征77-78
• 6.3 結(jié)果與討論78-82
• 6.3.1 PLA/KB復(fù)合材料的導(dǎo)電各向異性78-79
• 6.3.2 取向的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)79-82
• 6.4 本章小結(jié)82-83
• 7 總結(jié)與展望83-87
• 7.1 總結(jié)83-84
• 7.2 展望84-87
• 參考文獻(xiàn)87-99
• 攻讀博士學(xué)位期間主要研究成果99

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：振動(dòng)剪切作用下聚合物及其復(fù)合材料的成型與性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：452334