振動力場下無機剛性粒子填充聚合物體系加工流變特性研究.pdf

1、聚合物材料正在以其優(yōu)良的物理化學(xué)性能取代傳統(tǒng)金屬、玻璃和木材等材料而廣泛應(yīng)用于工民用領(lǐng)域，但傳統(tǒng)的通用聚合物材料強度、硬度、耐熱性、耐磨性等往往達(dá)不到工程設(shè)計的要求，于是利用顆粒填充聚合物成為一種不僅可有效降低材料成本、還可賦予材料理想的物理力學(xué)性能、熱性能、電和磁性能的復(fù)合材料改性手段。而無機剛性粒子加入到聚合物中以后迅速與聚合物基體發(fā)生力學(xué)作用，使聚合物本體的粘彈性就會發(fā)生很大的變化，使該類復(fù)合材料的成型加工變得困難，進(jìn)而刺激相應(yīng)的

2、加工工藝、加工設(shè)備和加工條件的發(fā)展與完善。
　　將振動力場引入到聚合物復(fù)合材料的加工過程中從本質(zhì)上改變了聚合物本體的粘彈性能、分子的運動形式，大大促進(jìn)了填充粒子在聚合物基體中的運動和分散，最終優(yōu)化復(fù)合材料的各項性能。因此從理論和實驗角度探討并預(yù)測無機剛性粒子填充聚合物復(fù)合材料粒子填充量、粒徑大小，以及加工過程中溫度、螺桿剪切速率、振動力場的振動頻率與振幅對無機剛性粒子填充聚合物復(fù)合材料加工流變特性的影響對于指導(dǎo)和優(yōu)化該類復(fù)合材料動

3、態(tài)成型工藝具有非常重要的意義。
　　本文以湖南工業(yè)大學(xué)包裝新材料與技術(shù)中國包裝總公司重點實驗自制的多功能全電動復(fù)合材料流變特性測試儀為原型建立了振動力場作用下無機剛性粒子填充聚合物復(fù)合材料動態(tài)擠出過程中的流動與變形的物理與數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)了填充復(fù)合材料成型過程中表觀剪切粘度、擠出脹大比和第一法向應(yīng)力差的數(shù)學(xué)表達(dá)式。
　　本文選取 CaCO3填充 PP復(fù)合材料為研究對象利用上述實驗設(shè)備實驗測得了填充復(fù)合材料穩(wěn)態(tài)和動態(tài)擠出過程中表

4、觀剪切粘度和擠出脹大比的數(shù)據(jù)，進(jìn)而驗證了前述理論推導(dǎo)的正確性和預(yù)測的可行性。最后利用掃描電鏡研究了振動力場作用下無機剛性粒子在聚合物基體中的分散行為。
　　理論計算結(jié)果與實驗測試結(jié)果符合得很好，證明了理論結(jié)果的正確性，并且可以用于預(yù)測該類復(fù)合材料穩(wěn)態(tài)/動態(tài)成型過程中的流變行為。理論與實驗結(jié)果均表明：將無機剛性粒子加入到聚合物基體中大大提高了其表觀剪切粘度，但降低了復(fù)合材料的彈性。隨著填充粒子粒徑的減小，復(fù)合材料的表觀剪切粘度升高，