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PP扁丝成型传热分析及其微结构和拉伸性能研究

作　者: 段为
导　师: 戴文利
学　校: 湘潭大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 聚丙烯冷却条件数学模拟微结构拉伸性能
分类号: TQ325.14
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 22次
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内容摘要

冷却条件是聚丙烯(PP)扁丝成型过程中极为重要的加工参数,不可忽视。冷却温度的变化,可使PP扁丝成型过程经历不同的热历史,诱导出不同的微结构,进而引起PP扁丝性能的变化。本论文研究了PP扁丝成型坯膜冷却过程和扁丝热拉伸过程中的温度分布规律,对试样的温度变化状况进行了数学模拟,为分析PP扁丝在成型过程中的物理变化,优化工艺条件和成型性能均一的制品奠定了基础。综合运用广角X射线衍射(WAXD)、差示扫描量热法(DSC)、偏振红外光谱法(FTIR)和扫描电镜(SEM)研究了不同水浴温度下的PP坯膜和扁丝的结晶、取向和形态,并通过拉伸实验对它们的拉伸性能进行了研究。建立了PP扁丝成型传热过程的数学模型,采用C语言编制程序对其进行了求解,得到PP扁丝在坯膜冷却阶段和扁丝热拉伸过程阶段的温度分布,结果表明,如果忽略冷却水流速,则升高冷却水温度,会使水浴温度更高,进而使热拉伸过程的实际受热温度更高；要使水浴温度和热拉伸过程的实际受热温度波动更小,则随着冷却水温度的变化而调节的冷却水流速控制,应更精确。WAXD、DSC、FTIR和SEM和拉伸实验表明,更高的水浴温度下,坯膜和扁丝获得了更高的结晶度、微晶晶粒厚度、拉伸强度、拉伸模量和断裂伸长率,但是取向程度更低。水浴温度控制范围越大,样品的结晶度、Herman取向函数、拉伸强度、拉伸模量和断裂伸长率波动幅度偏差就越大。WAXD、DSC、FTIR和SEM和拉伸实验还表明,通过热拉伸过程,与拉伸方向不平行(如111和041晶面)的微晶沿拉伸方向变形滑移,直至全部消失,而平行于拉伸方向(如110,040和130晶面)的微晶含量增加,扁丝的结晶度以及结晶相和无定型相的Herman取向函数得到较大程度增加。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-25
  1.1 引言  9-10
  1.2 塑料扁丝成型工艺概述  10-13
    1.2.1 混料  10-11
    1.2.2 挤出与冷却  11-12
    1.2.3 热拉伸  12
    1.2.4 定型与收卷  12-13
  1.3 塑料扁丝相关计算公式  13-16
    1.3.1 线密度  13
    1.3.2 密度  13-14
    1.3.3 宽度和拉伸倍数  14-15
    1.3.4 厚度  15-16
  1.4 塑料扁丝国内研究动态  16-19
  1.5 塑料扁丝国外研究动态  19-21
  1.6 聚丙烯成型微结构  21-23
    1.6.1 聚丙烯的多晶型  21-22
    1.6.2 聚丙烯的多重熔融  22-23
  1.7 本论文的意义及主要研究内容  23-25
第2章坯膜传热分析及其微结构和拉伸性能研究  25-47
  2.1 引言  25
  2.2 扁丝成型坯膜冷却过程传热分析  25-38
    2.2.1 坯膜冷却传热模型的建立  25-28
    2.2.2 坯膜冷却过程传热模型的数值分析  28-35
    2.2.3 PP坯膜中心温度分布曲线  35-38
  2.3 iPP坯膜微结构及拉伸性能研究  38-46
    2.3.1 实验部分  38-39
    2.3.2 结果与讨论  39-46
  2.4 本章小结  46-47
第3章扁丝传热分析及其微结构和拉伸性能研究  47-63
  3.1 引言  47
  3.2 扁丝成型热拉伸过程传热分析  47-52
    3.2.1 扁丝热拉伸过程传热模型的建立  47-48
    3.2.2 扁丝热拉伸过程传热模型的数值分析  48-51
    3.2.3 PP扁丝受热温度曲线  51-52
  3.3 iPP扁丝微结构及拉伸性能研究  52-61
    3.3.1 实验部分  52-53
    3.3.2 结果与讨论  53-61
  3.4 本章小结  61-63
第4章总结与展望  63-64
参考文献  64-70
致谢  70-71
附录A 扁丝成型坯膜冷却过程数值分析计算程序  71-72
附录B 扁丝成型热拉伸过程数值分析计算程序  72-73
攻读硕士学位期间发表或待发的论文  73

PP扁丝成型传热分析及其微结构和拉伸性能研究

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