聚合物成型加工原理

1聚合物加工领域的历史与展望1

1.1历史回顾1

1.2当代聚合物加工的实践5

1.3由基本步骤和成型方法对聚合物加工的分析10

1.4展望：从聚合物加工到大分子工程13

参考文献16

2平衡方程和牛顿流体力学18

2.1概述18

2.2平衡方程18

2.3雷诺输运定理18

2.4宏观质量平衡和连续性方程20

2.5宏观线性动量平衡和运动方程22

2.6应力张量26

2.7应变速率张量28

2.8牛顿流体30

2.9宏观能量平衡和伯努利方程及热能方程39

2.10二元混合物中的质量传递和扩散方程42

2.11数学建模、通用边界条件、简化假设和润滑近似43

参考文献51

习题51

3聚合物流变学和非牛顿流体力学56

3.1流变行为、流变测量和聚合物熔体的材料流变函数56

3.2黏度实验测定和法向应力差系数66

3.3基于连续介质力学的聚合物熔体本构方程71

3.4基于分子理论的聚合物熔体本构方程87

参考文献93

习题96

4聚合物固体粒子的控制与输送102

4.1固体粒子的某些独特性质103

4.2附聚106

4.3料仓和料斗中的压力分布106

4.4料斗中的流动及其不稳定性107

4.5挤压108

4.6密闭导管内的流动110

4.7机械位移流动110

4.8由拖曳辅助的稳态机械位移流动111

4.9直槽内的稳态拖曳诱导流动114

4.10离散单元法115

参考文献120

习题121

5熔融126

5.1熔融机理的分类与讨论126

5.2几何、边界条件和熔融中的物理性能130

5.3无熔体迁移的热传导熔融131

5.4移动热源138

5.5烧结140

5.6强迫熔体迁移的热传导熔融141

5.7拖曳诱导熔体迁移141

5.8压力诱导熔体迁移151

5.9变形熔融153

参考文献157

习题160

6增压与泵送164

6.1增压方法的分类164

6.2由基本原理合成泵送机械165

6.3单螺杆挤出泵171

6.4刮涂和辊涂、压延机、辊炼机178

6.5法向应力泵186

6.6同向旋转盘式泵190

6.7正位移泵197

6.8双螺杆泵203

参考文献214

习题217

7混合220

7.1基本概念和混合机理220

7.2混合设备和多组分及多相体系的操作241

7.3分布函数244

7.4混合物特征259

7.5计算分析267

参考文献269

习题273

8脱挥280

8.1概述280

8.2脱挥的设备281

8.3脱挥的机理283

8.4脱挥的热力学分析285

8.5熔态聚合物中低分子组分的扩散287

8.6沸腾现象：成核288

8.7聚合物熔体的沸腾?发泡机理289

8.8超声波强化的脱挥291

8.9气泡的增长292

8.10剪切流动中的气泡动力学和质量传递293

8.11聚合物熔体脱挥的扫描电镜分析295

参考文献299

习题301

9单转子机器304

9.1用基本步骤对加工机器建模304

9.2单螺杆熔体挤出过程304

9.3单螺杆塑化挤出过程321

9.4同向旋转塑化盘式挤出机345

参考文献352

习题354

10双螺杆和双转子加工设备358

10.1双螺杆和双转子机器的分类359

10.2异向旋转双螺杆和双转子机器364

10.3同向旋转全啮合双螺杆挤出机391

参考文献406

习题411

11聚合物反应加工和共混414

11.1聚合物反应加工设备中高分子链修饰的反应类型414

11.2反应器的分类419

11.3多组分相容反应聚合物加工体系中的混炼分析427

11.4多组分不相容和被增容的不相容聚合物体系的反应加工433

11.5聚合物共混435

参考文献458

习题463

12口模成型466

12.1毛细管流动468

12.2毛细管流中的弹性影响473

12.3片材成型和流延膜485

12.4管、吹膜和型坯成型494

12.5电缆包覆498

12.6型材挤出501

参考文献509

习题512

13模塑成型517

13.1注射成型517

13.2反应注射成型548

13.3压塑成型555

参考文献558

习题562

14拉伸成型566

14.1纺丝566

14.2吹膜573

14.3吹塑577

参考文献586

习题590

15压延成型594

15.1压延工艺594

15.2压延的数学模型595

15.3压延的有限元分析600

参考文献607

习题609

附录A聚合物的流变性能和热物理性能611

附录B国际单位换算表(SI)625

附录C符号说明629

主题索引637

　　本书不仅集中了两位作者各自的科研团队数十年的科研成果，而且也广泛吸纳了世界聚合物加工领域近20年来取得的众多重要研究成果。全书共分15章，介绍了聚合物加工领域的发展简史和与聚合物加工相关的专业基础知识，理论分析和介绍了聚合物加工的五种基本加工步骤，归纳提出了机械运动的14种基本组合模块。本书可作为聚合物加工相关专业的大学生、学者、科研人员以及工程技术人员的教科书、参考书和工具书。　　本书介绍了聚合物加工领域的发展简史和与聚合物加工相关的专业基础知识(第1～第3章)，对聚合物加工的五种基本加工步骤(固体输送、熔融、泵送、混合和脱挥)分别进行了详细的理论分析和介绍(第4～第8章)。并在第6章，从最基本的法向移动平面和平行移动平面入手，归纳提出了机械运动的14种基本组合模块，并在后续的章节中，多次引用这些模块合成多种常见的聚合物加工设备，这为聚合物加工设备的创新设计，提供了最基础的、行之有效的研究方法和思路。作者将聚合物加工的主要设备归纳为单转子(如单螺杆、盘式挤出机)和双转子(如双螺杆挤出机)设备的范畴(第9～第10章)。从第11～第15章，对不同的加工成型方法(反应挤出和共混、口模、模塑、拉伸、压延)分别进行了论述。每章内容可独立成章，读者可根据各自的需要只需熟读其中一章，即可基本掌握所需的相关知识。书中还将基础理论研究、工业设计以及工程应用中可能遇到的各类问题进行归纳，给出了相应的例题和习题，并在附录中给出了商业聚合物的流变性能和热力学性能。因此，对与聚合物加工相关专业的大学生、学者、科研人员以及工程技术人员而言，本书均可作为教科书、参考书和工具书。