發(fā)布時間：2024-02-15 20:53

　　模拉作為一種新興的固態(tài)加工手段,已經(jīng)成功地應(yīng)用于多種半結(jié)晶高分子材料的成型加工。但多年來其在材料上的應(yīng)用主要基于大規(guī)模的經(jīng)驗試錯,缺乏對模拉過程中材料微觀結(jié)構(gòu)的解析及模拉理論的推導(dǎo)。對于高分子制品而言,其宏觀性能的表現(xiàn)源于其微觀結(jié)構(gòu)的組成。于此,理解材料在模拉過程中的形變機理,對于定向調(diào)控模拉材料的微觀結(jié)構(gòu)及宏觀性能有著至關(guān)重要的作用。我們選用等規(guī)聚丙烯（iPP）為實驗對象,X射線技術(shù)為表征手段,用以探究材料于模拉過程中,模具、模拉溫度,模拉速度等參數(shù)對其微觀結(jié)構(gòu)形成的影響,借此理解材料的塑性形變及空洞化行為,進(jìn)而建立模拉過程中材料的形變機理。同時,通過定向制備具有特定微觀結(jié)構(gòu)的模拉樣品,以揭示模拉樣品的力學(xué)性能與其微觀結(jié)構(gòu)間的聯(lián)系,為模拉技術(shù)的發(fā)展及高性能高分子產(chǎn)品的制備提供更廣泛的理論基礎(chǔ)。本論文主要涉及以下內(nèi)容:1.模具是模拉有別于其它固態(tài)加工手段的核心所在。在以往的文獻(xiàn)報道中,基于模具內(nèi)樣品宏觀尺寸變化的理論模擬,推導(dǎo)出了模拉過程中模具內(nèi)存在力場分布的結(jié)論,但缺乏從材料微觀結(jié)構(gòu)解析方面證實該力場的存在。我們將不同形變條件下模拉后的等規(guī)聚丙烯樣品進(jìn)行切割,再借助廣角X射線衍射（W... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：111 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１幾種常見的固態(tài)加工方式

?第１章文獻(xiàn)綜述???到的形變量。??爾?釋??＾?夢一＾．??一＾篸??＾??Ｍ?ｍ??［ａ）?Ｔｅｍｉｔｅ?ｔｅｓｔ??ｊ??＜？？？？？?．Ｍｔｔｕｕｃ?ｗｗｉｗｉ－??＿?Ｉ………．?ｊ?ｊ??廠?Ｉ?［一」￣Ｉ—ｊ—??ＣＸＩ?ｂａｔｈ?４ｉｉ２＾??（ｂ）?Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ?ｆＨｏｎｎｗｔ?ｄｒａｗｉｎｇ?｛＾＞ｌｊ，）??ｐ?ｈ?ＴＺ?［?ｌ?—??ＵＭ??｛ｃ）?Ｈｙｄｒｏｓｔｏｔａｃ?ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ?（ｗｉｔｈ?ｈｏｕｌｏｔｆ?ａｓｓｉｓｔｓ?ｒｘｓ?ｉｆ／＂，＞〇｝??圖１．１幾種常見的固態(tài)加工方式。（ａ）自由拉伸，（ｂ）連續(xù)拉絲（ｃ）固態(tài)擠出。??根據(jù)以上種種加工技術(shù)的優(yōu)缺點，Ｗａｒｄ和Ｃｏａｔｅｓ提出了如圖１．２所示的模??拉手段。樣品在外力Ｆ的作用下從加熱的腔體和模具中拉出。在Ａ－Ａ處樣品緊??貼模具壁，隨著模拉進(jìn)行，樣品會逐漸成頸并在Ｂ－Ｂ處脫離模具壁，只在外力的??作用下繼續(xù)被拉伸出來。相比于其他加工方式，模拉有著多種優(yōu)點，例如形變量??越大時，加工速率越快，而且樣品不會在模具口處出現(xiàn)反常膨脹現(xiàn)象。設(shè)備構(gòu)造??簡單，并極具被改造為連續(xù)大批量生產(chǎn)加工方式的可能性。??圖１．２模拉模具內(nèi)樣品形變示意圖。??４??

???Ｃｏａｔｅｓ和Ｗａｒｄ首先系統(tǒng)地對比了樣品在相同條件下通過擠出和模拉兩種方??式形變時所經(jīng)歷的應(yīng)力－形變量－應(yīng)變速率的曲線［７］，并在之后的工作中將自由拉??伸的相應(yīng)結(jié)果也納入了考慮范圍［３３］。相比于擠出和自由拉伸，樣品在模拉過程中??會經(jīng)歷較為理想的形變路徑，達(dá)到相似形變量時，模拉所需應(yīng)力較小，更符合實??際生產(chǎn)的需求，同時也賦予了它適應(yīng)更多材料的潛能。??Ｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃ?—；??＼?ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ?雄??Ｉ?＼＼加產(chǎn)—??ｊｊ?＾?／?／?Ｘ／??圖１．３相同條件下，樣品在擠出，自由拉伸和模拉過程中所經(jīng)歷的應(yīng)力－形變量??－應(yīng)變速率路徑。??與擠出類似，模拉樣品在模具內(nèi)部的受力并不均勻。Ｗａｒｄ團(tuán)隊首先利用受??力平衡的方法和ｖｏｎ－Ｍｉｓｅｓ準(zhǔn)則，分析了沿拉伸方向樣品在模具內(nèi)部的受力情況，??并且分析預(yù)測的結(jié)果和真實實驗中樣品的行為一致［４｜］。之后，他們又利用有限元??分析的方法探索了模拉過程中應(yīng)變和應(yīng)變速率在整個樣品上的分布情況［４２］。他??們發(fā)現(xiàn)，對于圓錐形的模具來說，應(yīng)變速率從模具入口處開始逐漸增大，并在模??具出口處達(dá)到頂峰。??經(jīng)過多年的蓬勃發(fā)展，越來越多的材料，例如聚丙烯，聚乙烯，聚甲醛。聚??醚醚酮，聚乳酸等，都被成功地證明能夠利用模拉方式來進(jìn)行加工［Ｍ３］。在此過??程中，積累了大量的拉伸比和樣品模量的實驗數(shù)據(jù)，使得通過模拉定向調(diào)節(jié)樣品??的最終性能成為一種可能。除了加工材料適用性廣，模拉技術(shù)也可以制備多種形??狀的樣品，大到建筑用的板材、管材，小到醫(yī)療用的導(dǎo)管、骨釘都可以通過模拉??的方式成功制備［１，３３］。??但模拉的發(fā)展一直是基于大量的實驗數(shù)據(jù)以及經(jīng)驗

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Initiation, Development and Stabilization of Cavities during Tensile Deformation of Semicrystalline Polymers[J]. Ying Lu,Yong-Feng Men.  Chinese Journal of Polymer Science. 2018(10)
[2]Deformation Temperature and Lamellar Thickness Dependency of FormⅠto Form Ⅲ Phase Transition in Syndiotactic Polypropylene during Tensile Stretching[J]. Ying Lu,Ying-ying Sun,Ran Chen,Xiu-hong Li,門永鋒.  Chinese Journal of Polymer Science. 2014(09)
[3]Process structuring of polymers by solid phase orientation processing[J]. COATES P.D.,CATON-ROSE P.,WARD I.M.,THOMPSON G..  Science China（Chemistry）. 2013(08)



本文編號：3279195