拉伸力场控制的高分子材料塑化输运机理研究

高分子材料加工普遍采用的螺杆机械属于高能耗作业装备，物料的塑化输运过程主要受剪切力场支配。申请人提出并发明的基于拉伸流变支配的高分子材料叶片塑化加工方法及设备具有完成塑化输运过程的热机械历程短、塑化输运能耗低、物料适应性广等优点。建立在螺杆上的经典剪切塑化输运理论无法解释拉伸流变控制的高分子材料叶片塑化输运机理。本项目研究拉伸力场为主作用下物料在压实、变形、熔融与流动过程中的状态与形态变化规律；拉伸力场控制的物料塑化输运过程中质量、动量和能量传递机制与规律；拉伸流变支配的塑化输运过程对制品的结构与性能的影响规律；拉伸流变支配的塑化输运过程对多相多组份体系混合效果、相容性的作用机理。这不仅对于指导拉伸流变控制的高分子材料塑化输运设备的研制和应用具有重要意义，同时对于丰富和发展高分子材料成型加工理论及应用也具有十分重要意义。

本课题研究了拉伸力场支配作用下物料的状态与形态变化规律；研究了叶片塑化输运过程中质量、动量和能量传递机制，分别建立了固体输送、熔融过程、熔体输送理论模型；研究了叶片塑化输运过程对制品的结构与性能的影响；研究了叶片塑化输运过程对多相多组份体系混合效果、相容性的作用机理。研究结果表明与传统的基于剪切流变的螺杆塑化输运过程不同，基于拉伸流变的聚合物叶片塑化输运方法使聚合物在加工过程的流动与变形受正应力场支配，具有正位移输运能力，塑化输运过程的热机械历程短、塑化输运能耗低、产品性能好、混合效果好、物料适应性广。课题研究成果为拉伸流变控制的聚合物叶片塑化输运设备的设计以及应用提供了定量理论依据。这对指导基于拉伸流变的聚合物塑化输运设备的研制和应用具有重要意义。