剪切场下二元高聚物共混物的相行为分析

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1、四川大学博士学位论文剪切场下二元高聚物共混物的相行为研究(材料加工工程专业)研究生：欧阳文斌指导教师：李光宪教授以往，绝大多数针对高聚物相容性的研究都是集中在静态的、经典的热力学范畴内。众所周知，在加工过程中，高聚物不可避免地要受到应变和相应的应力。此时，高聚物共混物的相结构不仅与热力学因素有关以外，动力学因素以及机械力学原因(例如流体力学)的影响将会十分显著，静态平衡条件下多组分聚合物相行为研究中总结所得的规律通常不再适用。所以，剪切流动过程对高聚物相结构影响的研究已成为多组分高聚物体系加工领域的重要发展方向

2、，是实现有目的地成型加工设计、充分发挥材料应用的潜在物理性能的必要条件，也是发展新的成型方法和理论的重要基础之一。本论文首先以扩展不可逆热力学和“二流体模型”为基础建立了一个首次综合考虑了热力学和流体力学因素的剪切场下高聚物共混体系相行为的模型。随后在参考国内外关于聚合物共混物相行为研究工作进展情况的基础上，以本研究小组原有的光散射系统为原型机，自主设计并建立一套可用于研究剪切场中高聚物共混体系相行为及相应的流变行为的激光散射流变仪。该仪器相对于原有设备最大的改进在于可以将微观形态变化和宏观流变响应对应起来，从

3、而为研究结构与性能之间的实时对应关系提供了可能。之后，本文以该仪器和光学显微镜为实验手段，以聚苯乙烯／聚乙烯基甲醚(PS／PVME)为对象体系详细地研究了二元高聚物共混物在简单剪切场和振动剪切场下的热力学、动力学相行为以及流变行为，并将上述理论模型的结论运用于对实验结果的定性预测和解释工作中。本文的主要研究工作和结论如下：1、为实施剪切场下高聚物共混体系相行为的实验研究，本文自主研制了一套可用于研究高分子聚集态结构及其宏观应力响应的激光散射流变仪。和以往露^}丈譬博士学位论文的类钕设备相比，本设备明显鹣饶势：(

4、1)、可以掰时观溅徽鼹形态变化(蘧过光散射)以及宏观流变响应(通过流变仪)，从而有利于建立材料结构同性能之间的重要笑系：(2)、本仪器采用集散式控制方式，继承了常规仪表分散控制j阳诗算瓿集零控镬韵钱蠡，克辍了絮甄纹表珐鹱鼙一、入～飒联系差蚨及攀惫微型计算橇控制系统危险性高度集孛的缺点，既在管理、操伟和显示三方蔼集中，又在功能、受荷和危险缝三方面分数；(3)、剪切攀元具有可编程特性，可淡邋过二次编穰实现多；f中方式的翦切模式，从而为研究剪切场下的聚集态结构提供了更多的方式：(4)、具有良好的可扩充性，可以通过更换

5、组件来扩大该仪器的适用范屡：(5)、考虑了激光光源的稳鞭性，选翅丁具有一定绱振度雏激毙，势且先路中耪兜学零件俸用嚼确：(6)、聚丽程序控溅，温度控制精度高等等。2、农翁人针对剪切场下离聚耪溶液裰毒亍为佟酌先驱瞧研究的基础上，首次在赘锈场下高聚物共混物的相行为研究中综合考虑了剪切酌热力学和流体力学影响，并以扩展不可逆热力学(EIT)、“二流体模型”以及“双蠕动”模溅为主建立了一个描述嵩聚耪共混物在熬切场中档纷为的理论模型。翊对予这之前的瑾谂，该理论攘塑具有登强的预测能力。由予综合考虑了剪切的热力学以及流体力攀影响

6、，原来只能由纯熟力学理论和“二流体“模型分别预测靛复杂表观檑餍(骥如Miscibili每Gap)豁及各向异烃禳行为郝可疆逶过该模型热戮预测和解释。3、利用自露4钧激光散射流变仅，简要地研究了静态鞍剪切场下二元商聚物共混体系PS／PVME豹耦行为。除了以往研究发现涡流方向存在“双浊赢”现象以外巍，本文的光散射和瀛变测试均显示，剪切场下体系在流动方随上也出现了类豁“双涟煮”豹现象，逶实了上述理论模型关予舞韬辐会导数二嚣高聚物共混体系出现各向异性的复杂衮观相图(例如MiscibilityGap现象)的预测；同时发现弱

7、剪切会导致体系涡流方向上的相容性减小，而强剪切则在该方向上增强秘密性；麓羚，两缝分分手爨的差异趣大，袭蕊穗奏(涡流方翔)翡移动越显著。这些都帮上述理论模螫的相关预溺定性一致。4、戮爨切场下体系静表观檑秀凳基础，班激隽教射流变铰羁光学显德《穗为技术手段，并以上述的理论模型为理论出发点详细壹呶研究了简单剪切场下PS／PVME的相分离／溶解动力学过程，着重研究了三个方两的问题：i、剪切场下的穗分凑；ii、静态下已发生穗分离体系的切致掇行为；iii、葵切历史黠体系lj鹈州大学博士学位论_文程行建豹影嚷。蒺孛，ii襄ii

8、i鼹赘讶场下毒蒙兹爨漫终罨稳餮力学酶究鳝兹涉及很少的领域。在对X-Z平面(速度一涡流平面)的相行为实验数据进行了分析后得出以下的重要结论：i，赘韬臻下夔攘努藤勰力学：(1)在襁努离孕期，；方彝上黪糖分离过稷符合经典酌Cal'm-Hiliiard线往瑗论，两x方两却不符台；(2、在榴分离螽裳(或辎鞭纯阶段)，嚣个方向上黔稷增长过程均符合Lifshitz．Slyozov法则；(3)首次发糯