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复杂流场下不相容聚合物共混体系相形态学与流变学研究

作　者: 陈全
导　师: 俞炜
学　校: 上海交通大学
专　业: 材料学
关键词: 聚合物共混物 相形态 流变性能 形态张量模型 形变 破裂 凝聚
分类号: O631.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 234次
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内容摘要


聚合物共混物的性能与相形态和共混组分的性能有着密切联系,而相形态的变化依赖于加工条件的选择。因此,研究流场对于相形态的作用,以及相形态对于共混产物机械力学性能的影响有助于了解“流场-结构-性能”的内在关系,从而指导实际的加工过程。在本文研究了三种复杂流场下,不相容的聚合物共混体系的相形态和流变学行为的变化,并研究了由粘弹性基质组成的不相容聚合物体系内部各微相组成对于共混物剪切流场下瞬态力学性能的贡献。本文利用形态张量来描述液滴的形状,首次通过将平行叠加流场下的速度梯度引入MM模型的方法,推导得到了适用于平行叠加场下的液滴形变和共混物流变性能的模型,并利用该模型准确的预测出粘度比改变对不相容的聚合物共混物的动态模量的影响。本文首次将触变过程引入聚合物共混物的研究中,并深入的探讨了触变过程的时间及剪切速率大小对触变环的形成和形状的影响。研究发现触变环的形成依赖于液滴的破裂和凝聚,以及相形态的变化对于流场作用的滞后两个条件。此外,本文在传统的触变流场上添加了变化相同,方向相反的流动过程,并探讨了在该流场下的瞬态流变学行为的变化和相形态的改变。讨论中运用了涵盖液滴形变,破裂,凝聚过程的最新的形态张量模型-YZ模型。研究中首次指出,在方向和剪切速率均随时间变化的剪切流场中,如果剪切时间远短于破裂过程所需要的时间,液滴的破裂主要发生在松弛阶段,此时液滴大小的改变主要取决于整个过程的应变变化,而当剪切时间长于液滴破裂时间,液滴破裂主要发生在剪切阶段,此时的液滴大小的改变则主要依赖于剪切过程的选择。本文还利用YB模型预测了大振幅振荡下液滴形态变化,结果与Guido等人的实验结果及利用MM模型拟合结果,以及Y. Renardy的数值计算结果对比,具有不需要对实验条件做任何校正,且与实验结果更加接近的优点。同时,首次提出了峰高比加和法和峰面积比加和法两种评估非线性的方法。此外,本文讨论了粘弹性基质组成的不相容共混物中的连续相,分散相组分的粘弹性,及界面的粘弹性对共混物瞬态力学性能的贡献。重点讨论了分散相液滴的速率变化带来的力学性能的变化。并提出了适合该体系的形态张量模型。

全文目录


摘要  2-4
Abstract  4-10
第一章 绪论  10-22
  1.1 共混物相形态  10-12
  1.2 流场对相形态的影响  12-14
  1.3 聚合物共混过程动力学模型  14-21
    1.3.1 小形变模型  14-16
    1.3.2 大形变模型  16
    1.3.3 椭球形变模型  16-21
  1.4 本文的主要研究内容  21-22
第二章 平行叠加场下不相容的聚合物共混体系相形态和流变学行为研究  22-36
  2.1 引言  22-23
  2.2 平行叠加场下的形态张量模型  23-26
  2.3 实验部分  26-27
    2.3.1 实验材料  26
    2.3.2 实验过程  26-27
  2.4 结果与分析  27-35
  2.5 结论  35-36
第三章 触变流场下不相容聚合物共混体系相形态和流变学行为研究  36-52
  3.1 引言  36-37
  3.2 理论模型  37-38
  3.3 实验部分  38-40
  3.4 结果与讨论  40-50
    3.4.1 触变行为与相形态演化的关系  40-43
    3.4.2 相形态演化与流变学行为的关系  43-46
    3.4.3 瞬态的剪切应力和粘度  46-49
    3.4.4 瞬态法向应力差  49-50
  3.5 结论  50-52
第四章 液滴在大振幅振荡剪切流动中的非线性行为研究  52-59
  4.1 引言  52-53
  4.2 YB 模型与预测  53-56
  4.3 非线性分析  56-58
  4.4 结论  58-59
第五章 粘弹性聚合物的共混物中各微相的应力贡献  59-71
  5.1 引言  59-60
  5.2 应力分析  60-61
  5.3 实验材料和实验方法  61-62
  5.4 结果和讨论  62-70
    5.4.1 阶跃和松弛实验  62-65
    5.4.2 瞬态应力分析  65-70
  5.5 结论  70-71
第六章 全文总结  71-74
参考文献  74-78
已发表和准备中的研究论文  78-80
致谢  80

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 高分子化学（高聚物） > 高分子物理和高分子物理化学 > 高聚物的化学性质
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