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1薄膜加工：综述和流变学基础1

1.1 引言1

1.2流延薄膜1

目 录1

1.3 吹塑薄膜2

1.4拉幅法3

1.5双膜泡法4

1.6本书内容5

1.7流变原理5

1.7.1剪切流变学6

1.7.2拉伸流变学7

1.7.3文献回顾8

1.7.4单向和双向流动10

参考文献12

2.1.2模内简单流动14

2.1.2.1圆管式模头14

2.1扁平模头分析14

2.1.1 引言14

2模头分析14

2.1.2.2平行板式模头16

2.1.2.3不同形状的模头17

2.1.3扁平模头的一维理论分析17

2.1.3.1分析法和数字法19

2.1.3.2数学式20

2.1.3.3一维预测数据和实验结果的比较24

2.1.3.4根据解析方程设计简单实用的衣架式模头26

2.1.4扁平模头二维数字分析29

2.1.5多层扁平模头35

2.1.5.1供料头式模头35

2.1.5.2多集料管式模头36

参考文献36

2.2.1 引言37

2.2.2环隙流几何形状37

2.2螺旋模头分析37

2.2.3基本设计依据41

2.2.4数学模型44

参考文献53

2.3薄膜厚度分布的模头控制54

2.3.1 引言54

2.3.2.1厚度变化和薄膜质量55

2.3.2.2厚度变化的形成55

2.3.2流延薄膜55

2.3.2.3薄膜厚度的影响56

2.3.2.4活模唇的调节56

2.3.2.5控制系统和控制对策57

2.3.2.6操作结果57

2.3.2.7 多层薄膜58

2.3.3吹塑薄膜58

2.3.3.1厚度变化和薄膜质量58

2.3.3.3对薄膜厚度的影响59

2.3.3.2厚度变化的形成59

2.3.3.4控制系统和控制对策64

2.3.3.5操作结果64

2.3.4远景展望66

参考文献66

3薄膜的性能68

3.1熔融聚合物挤出薄膜的动力学、热力学和结构进展68

3.1.1 引言68

3.1.2流变测量69

3.1.2.1剪切流动69

3.1.2.2拉伸流动70

3.1.3局部动力学73

3.1.4温度分布77

3.1.5热传递78

3.1.6结晶速率82

3.1.7理论分析84

3.1.8无量纲分析86

3.1.9模型预测88

3.1.10高分子量HDPE管形薄膜的物理性能91

3.1.11 高分子量HDPE的按比例扩大95

3.1.12加工性102

参考文献105

3.2吹胀薄膜的运动学、动力学和物理性能106

3.2.1引言106

3.2.2单相模型动力学108

3.2.2.1黏性模型108

3.2.2.2黏弹性模型110

3.2.2.3冷固线以上部位的Maxwell模型111

3.2.2.4其他文献的模型111

3.2.2.5空气动力学113

3.2.3液－固模型113

3.2.3.1黏塑模型113

3.2.3.2黏－塑－弹性模型114

3.2.3.3两相液体模型115

3.2.3.4两相结晶模型116

3.2.3.5基本关系式117

3.2.3.6能量平衡方程118

3.2.3.7两相关系曲线119

3.2.3.8液相厚度减少119

3.2.3.9结晶相的形变120

3.2.3.10数值图解120

3.2.4吹胀薄膜的性能开发121

3.2.4.1引言121

3.2.4.2理论122

3.2.4.3实验123

3.2.4.4结果125

3.2.5结束语131

参考文献132

3.3膜泡的不稳定性：实验评价133

3.3.1 引言133

3.3.2理论135

3.3.3定性实验分析136

3.3.4.1设备137

3.3.4定量稳定性分析137

3.3.4.2膜泡稳定性直径分析140

3.3.4.3材料和加工工艺敏感性的ANOVA142

3.3.4.4图表分析144

3.3.4.5傅里叶转变分析146

3.3.5小结146

参考文献146

3.4.1 引言147

3.4管形膜的光学性能和结构特性147

3.4.2基础知识148

3.4.2.1结构特性148

3.4.2.2电磁理论和光学特性148

3.4.2.3介电理论152

3.4.2.4取向153

3.4.2.5表面与电磁波的相互作用156

3.4.3.1结晶度的测量158

3.4.3测量方法158

3.4.3.2薄膜取向的测量160

3.4.3.3雾度的测量161

3.4.4玻璃化中的管状膜的取向发展162

3.4.5结晶过程中管状膜的结构发展163

3.4.6雾度的机理167

参考文献169

4薄膜流延性能分析174

4.1薄膜流延时形变的理论分析174

4.1.1 引言174

4.1.2在稳定状态下薄膜形变的分析175

4.1.2.1垂直流延模型175

4.1.2.2松垂流延模型177

4.1.3薄膜温度的分析185

4.1.3.1 Michaeli和Menges介绍的挤出材料冷却的模型185

4.1.3.2 Billon等人介绍的流延薄膜在骤冷辊筒上冷却的模型189

4.1.4.1缩幅现象191

4.1.4缩幅现象和卷边现象的分析191

4.1.4.2卷边现象193

4.1.5加工因素对薄膜性能的影响198

4.1.6结束语200

参考文献200

4.2薄膜流延过程中牵伸共振不稳定性的分析202

4.2.1引言202

4.2.2薄膜工业中问题的关键203

4.2.3牛顿流体的牵伸共振204

4.2.4非牛顿流体的牵伸共振208

4.2.4.1幂律流体208

4.2.4.2黏弹流体211

4.2.5牵伸共振的机理214

4.2.6结论216

参考文献216

5.2单层流延薄膜挤出218

5.1 引言218

5 多层薄膜218

5.3单层吹塑薄膜挤出219

5.4流延膜／片的共挤出220

5.5共挤出供料头和集料管式模头221

5.6软（质）流延薄膜的共挤出228

5.7吹塑薄膜的共挤出229

5.8共挤出设备要考虑的因素及辅助设备233

5.8.1共挤出用挤出机螺杆233

5.8.2共挤出用混合器233

5.8.3共挤出用齿轮泵234

5.8.4共挤出片材和薄膜用的厚度控制器235

5.8.5共挤出工艺控制235

5.9共挤出涂覆与层合236

5.10结束语237

参考文献237

6.1.2拉幅机概述239

6.1.1简介239

6.1双向拉伸薄膜239

6双向拉伸薄膜分析239

6.1.3聚合物处理242

6.1.4挤出工艺243

6.1.4.1单螺杆挤出机性能的改善244

6.1.4.2用串联挤出机增加产量246

6.1.5过滤器和模头248

6.1.6流延工艺252

6.1.7拉伸及退火工艺258

6.1.8牵引和卷取过程264

6.1.9加工工艺控制265

6.1.9.1功能265

6.1.9.2特点265

6.1.9.3系统配置266

6.1.9.4薄膜厚度变化情况自动控制系统266

参考文献269

6.1.10结束语269

6.2加工条件对双向拉伸热塑性工程塑料结构及物理性能的影响270

6.2.1聚酯的化学性质及其在加工中的重要性270

6.2.2PET的固态相特征270

6.2.3 PET薄膜技术272

6.2.4应力引发结晶化273

6.2.5.1 7g温度以下的PET拉伸274

6.2.5.2 Tg温度以上的PET拉伸274

6.2.5结构随形变的变化274

6.2.5.3橡胶区域PET的形变行为及其与厚度均匀性的关系275

6.2.5.4双向拉伸PET的结构和形态学276

6.2.5.5退火对PET的影响285

6.2.5.6结晶性和热性能286

6.2.5.7 由牵引和退火造成的构象变化287

6.2.5.8用小角度X射线（SAXS）研究拉伸和退火的PET289

6.2.6动态和静态机械性能295

6.2.6.1动态机械性能295

6.2.6.2静态机械性能295

6.2.6.3单向拉伸薄膜（宽度恒定）296

6.2.6.4一步（同时）双向拉伸薄膜298

6.2.6.5两步双向拉伸薄膜298

6.2.6.6长期蠕变行为300

6.2.7 气体渗透性及形态301

参考文献302

6.3双向拉伸薄膜的拉伸条件、取向及物理性能306

6.3.1简介306

6.3.2薄膜制造工艺概况307

6.3.3分步拉伸（LD→TD）309

6.3.3.1 流延309

6.3.3.2纵向拉伸310

6.3.3.3横向拉伸313

6.3.3.4热固化313

6.3.4 PET薄膜的主要性能315

6.3.4.1机械性能315

6.3.4.2热性能318

6.3.4.3光学性能319

6.3.4.4耐化学药品性321

6.3.4.5电性能322

6.3.5 PET薄膜的质量改善322

6.3.5.1 弓曲现象322

6.3.5.2热稳定性327

6.3.5.3厚度均匀性327

6.3.5.4拉伸薄膜328

6.3.5.5薄膜的薄化332

参考文献334

6.4拉幅过程的理论分析336

6.4.1简介336

6.4.2薄厚不均匀的薄橡胶薄膜伸长的数学模型336

6.4.2.1基本方程推导336

6.4.2.2橡胶薄膜伸长的数学分析344

6.4.3用有限元法（FEM）对薄膜伸长进行数学分析349

6.4.3.1二维平面应力或应变问题的分析方法349

6.4.3.2在拉幅机中观察形变行为355

6.4.3.3拉幅机加工中弓曲现象的模拟357

6.4.3.4拉伸测试的有限元法（FEM）模拟362

参考文献369

7双膜泡管形薄膜370

7.1 双膜泡管形吹塑薄膜加工系统和应力推导的理论分析和370

按比例放大规则370

7.1.1引言370

7.1.2技术发展趋势和典型的应用371

7.1.3实验和理论背景情况372

7.1.3.1双膜泡管形吹塑薄膜加工概述372

7.1.3.2加工条件和薄膜拉伸应力之间的关系373

7.1.3.3双膜泡管形吹塑薄膜加工的按比例放大规则373

7.1.4结果与讨论374

7.1.5关于非结晶性树脂（PS）的适用性382

7.1.6薄膜拉伸加工及其物理性能（同时拉伸与多级拉伸）383

7.1.7热定形技术（生产收缩薄膜）386

7.1.8双膜泡管形膜双轴拉伸法辅助技术的发展388

7.1.9双膜泡管膜双轴拉伸的未来发展方向389

7.1.9.1多层膜拉伸法389

7.1.9.2共混物膜拉伸技术391

参考文献392

7.2双轴取向双膜泡管形薄膜：加工和薄膜特性393

7.2.1引言393

7.2.2双膜泡管形薄膜的加工技术和结构特点394

7.2.2.1聚偏二氯乙烯394

7.2.2.2聚对苯二甲酸乙二醇酯395

7.2.2.3聚苯硫醚405

7.2.2.4聚丙烯408

7.2.2.5 尼龙6408

7.2.2.6聚乙烯408

7.2.2.7聚偏二氟乙烯410

7.2.3结束语410

参考文献410