长玻纤维螺旋在线复配增强塑料管材挤出成型过程研究

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1、郑州大学博士学位论文摘要管材是重要的工程材料之一，塑料管材又以其优良的流体流动、耐腐蚀、安装便捷等特性广泛地应用于各种工程之中。同时塑料管材由于基体材料、辅助材料、成型工艺、成型设备及应用目的不同，而形成品种繁多、性能各异、价格差异巨大的产品体系。为研制力学性能优良、工艺相对简单、成本低廉的管材品种，本文提出了长玻纤维螺旋在线复配增强塑料管材挤出成型技术，并进行了研究。主要完成工作如下：1．基于对玻璃纤维增强塑料的宏观、微观及实验数据，推导了纤维增强塑料的弹性模量、强度条件及纤维与基体界面脱粘的微观力学特征；分析了玻璃纤维增强塑料的冲击破坏、剪切

2、破坏机理和应力特征。2．在对一般塑料管材成型过程和常用各形式机头分析的基础上，分析了塑料管材强度的特点，即分子取向对强度的影响和内压作用下管材的径向、周向、轴向应力分布情况，得出塑料压力管道的强度主要由圆周方向所控制，提高其强度要在圆周方向增强。3．设计了两种长玻纤维螺旋在线复配塑料管材挤出机头，并申报国家专利及获得授权。其主要特征是，安装在现有通用的挤出机上，使用普通的聚合物颗粒，在其塑化熔融后在线混合入一定长度的玻璃纤维，并使得熔体分子和玻璃纤维沿所挤出圆形管材的管壁螺旋取向，生产出强度更高的管材，满足工程实际的需要。4．基于对Poiseui

3、lle流动和Couette流动的分析，推导出芯棒旋转式长玻纤维螺旋在线复配管材挤出机头中混合熔体螺旋流速度场的解析表达式。由非牛顿幂率流体参数，利用偏微分方程的数值解法，得出算例的速度场曲线。5．在建立机头内熔体流动方程的基础上，进行了数值整体模拟算法分析。同时利用ANSYS程序，对两种新型机头内流场进行模拟计算，得出各关键截面速度矢量的状态，证明两种新型机头的设计基本上是可行的，为进一步实体研制提供了数据基础。6．在对纤维增强塑料工艺过程分析基础上，研究长玻纤维在线复配的具体工艺，主要为偶联剂处理和新型机头内塑料熔体与玻璃纤维混合机理。关键词：

4、玻纤增强塑料管材挤出成型，在线复配纤维取向螺旋流挤出机头塑型查兰塑主兰垡笙苎——一ABSTRACTTubularproductisoneoftheimportantengineeringmaterials．PlastictubulariSwidelyusedinthea11kindsofengineeringbecauseofitsgoodpropertiesoffluidiccurrent，corrosion—proof，installingfacilityect．AndbecausetheplastictubulariSdifferentin

5、thematrixmaterials，aidedmaterials，moidingtechnology，thefacilityofmoldingandthepurposeoftheapplication，theplastictubularisformedintotheproducthierarchyinwhichthekindsofplastictubulararemultiply，theperformancesofplastictubulararediversityandtheprieeofplastictubulararedifferent．

6、InordertodevelopthekindsofplastictubularwhosemechanicalpropertyiSverygood，whosemoldingtechnologyiScomparativelysimpleandwhichischeap。Inthispaper，thetechnologyisbroughtforwardandstudiedwhichisappliedtoextrusionthelongfiber—glassreinforcedplasticstubularandtheonlinemixingwithlo

7、ngfiber—glass．Thefollowworkshavebeenfinished：1．Intermofmacroscopyviews，microscopyviewandtheexperimentaldataofglass—fiberreinforeedplastiCS，theelasticratioandintensityofthereinforcedplasticarededuced，themicroscopymechanicalpropertyofthestickypointofthefiberandbasebodyisalseded

8、uced．Impactfailure，themechanicsshearfailureandstressfeatureoftheglas