Polymer Processing Instabilities pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Marcel Dekker Inc

作者:Hatzikriakos, Savvas 编

出品人:

页数:488

译者:

出版时间:2004-11

价格:$ 259.84

装帧:HRD

isbn号码:9780824753863

丛书系列:

图书标签:

聚合物加工
加工缺陷
流变学
稳定性
熔融状态
挤出
注塑
吹塑
薄膜加工
聚合物科学

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具体描述

"Polymer Processing Instabilities: Control and Understanding" offers a practical understanding of the various flows that occur during the processing of polymer melts. This book pays particular attention to flow instabilities that affect the rate of production and the methods used to prevent and eliminate flow instabilities in order to increase production rates and enhance manufacturing efficiency. "Polymer Processing Instabilities: Control and Understanding" summarizes experimental observations of flow instabilities that occur in numerous processing operations such as extrusion, injection molding, fiber spinning, film casting, and film blowing for a wide range of materials, including most commodity polymers that are processed as melts at temperatures above their melting point or as concentrated solutions at lower temperatures.This book first presents the fundamental principles in rheology and flow instabilities. It relates the operating conditions with flow curves, the critical wall shear stress for the onset of the instabilities, and new visualization techniques with numerical modeling and molecular structure. It reviews one-dimensional phenomenological relaxation/oscillation models describing the experimental pressure and flow rate oscillations, analyzes the gross melt fracture (GMF) instability, and examines how traditional and non-traditional processing aids eliminate melt fracture and improve polymer processability. It supplies a numerical approach for the investigation of the linear viscoelastic stability behavior of simplified injection molding flows and examines a newly discovered family of instabilities that occur in co-extrusion."Polymer Processing Instabilities: Control and Understanding" is unique in that it fills a gap in the polymer processing literature where polymer flow instabilities are not treated in-depth in any book. It summarizes state-of-the-art developments in the field, particularly those of the last ten years, and contains significant data based on this research.

好的，以下是一本关于聚合物加工不稳定性研究的深度综述性图书的简介，旨在全面而细致地介绍该领域的核心内容，同时避免提及您提到的特定书名。《现代高分子材料加工中的流变学挑战与界面现象》本书导言高分子材料作为现代工业的基石，其广泛应用依赖于高效、稳定和可控的加工过程。从注塑成型、挤出、吹塑到熔体纺丝，这些制造环节无不涉及到聚合物熔体在复杂几何和温度梯度下的非牛顿流行为。然而，在实际生产中，加工过程中的不稳定性现象，如条纹、斑点、熔体破裂（Melt Fracture）、振荡以及表面粗糙化等，已成为制约产品质量和生产效率的主要瓶颈。本书旨在为高分子工程师、材料科学家以及设备制造商提供一个全面、深入且具有前瞻性的视角，聚焦于理解和解决这些关键的加工不稳定性问题。我们超越了对现象的简单描述，深入探讨了驱动这些不稳定的基本物理化学机制，特别是涉及高分子链运动学、界面行为以及宏观流变响应之间的复杂耦合。第一部分：高分子熔体流变学的理论基础与实验表征本书的第一部分奠定了理解加工不稳定的理论基石。我们首先回顾了高分子熔体的本构方程，重点讨论了粘弹性本构模型（如Maxwell、Kelvin-Voigt、Prony级数模型）在高剪切速率和高应变率下的适用性与局限性。接着，我们详细阐述了聚合物链的统计力学理论，包括Rouse模型和Zimm模型，并将其与实际加工中观察到的松弛时间分布紧密联系起来。在实验表征方面，本书详细介绍了先进的流变学测试技术。这不仅包括传统的旋转流变仪（用于稳态剪切和振荡剪切测试），更侧重于高温高压下的动态挤出流变仪（Extrusion Rheometer）和先进的窄缝挤出仪（Capillary Rheometer）。我们详细剖析了如何利用这些工具获得精确的表征数据，特别是关注剪切速率依赖性粘度、储能模量与损耗模量的变化，以及如何通过“时间-温度等效原理”（TTSP）来预测不同加工温度下的流变行为。对于复杂流体，如多相聚合物体系或含有纳米填料的复合材料，我们还探讨了动态光散射（DLS）和拉曼光谱技术在揭示微观结构演变中的应用。第二部分：加工不稳定性——分类、成因与机理本书的核心部分系统地梳理了主要的加工不稳定性现象，并从微观层面剖析其根本原因。 2.1 熔体破裂（Melt Fracture）的深入解析熔体破裂是挤出加工中最具破坏性的不稳定性之一。本书将其细分为宏观和微观两个层面。对于宏观熔体破裂（Gross Melt Fracture），我们详细探讨了入口角效应、模具唇部几何形状对应力集中点的决定性影响，以及压力梯度与剪切速率的临界关系。我们运用有限元分析（FEA）模拟，展示了在模具收缩区域应力集中如何导致材料脱粘和随后的大尺度不规则流动。更具挑战性的是微观熔体破裂（Sharkskin/Stick-Slip）。我们认为，这一现象的根源在于聚合物熔体与固体壁面之间的摩擦行为。本书深入探讨了“界面滑移”的机制，包括壁面分子与聚合物链之间的相互作用强度。我们引入了“界面粘附-滑移模型”，阐明了在极高剪切速率下，由于界面应力超过了材料的粘附极限，导致周期性的粘附-滑移现象如何转化为表面粗糙的条纹。关于粘度随剪切速率的非线性下降，本书也提供了基于分子链缠结网络断裂和重构的动力学解释。 2.2 熔体振荡与不规则挤出针对挤出过程中出现的周期性波动或振荡现象，本书探讨了系统中的弹性存储与耗散失衡。我们利用线性粘弹性理论，结合储能与耗散应力的动态平衡分析，解释了振荡的触发条件，特别是当系统中的松弛时间与加工周期相互作用时产生的共振效应。对于某些热塑性弹性体和高粘度体系，我们还分析了剪切诱导的结晶或相分离如何影响熔体的宏观弹性响应，进而导致振荡。 2.3 界面失稳与分层现象对于多层共挤或复合材料的加工，界面稳定性至关重要。本书详细分析了不同层间粘合力不足导致的界面分层（Delamination）问题。我们运用界面能理论（Interfacial Energy Theory）和粘结强度测试方法，阐明了界面热历史、化学相容性以及界面预处理对最终层间剥离强度的影响。第三部分：控制与预测策略——从流变学到过程优化本书的最后一部分聚焦于实际的工程解决方案，旨在将理论洞察转化为可操作的控制策略。 3.1 缓解熔体破裂的工程技术我们系统性地回顾了多种旨在降低或消除熔体破裂的加工技术。这包括对模具几何形状的优化设计，例如采用渐变或螺旋入口以降低入口处的最大主应力；引入“减压区”或“润滑层”技术，通过在模具唇部引入低粘度或惰性物质来改善界面条件；以及对螺杆设计的改进，如采用具有更好混合和增塑功能的区域划分。 3.2 添加剂与改性策略本书深入探讨了通过添加剂来调控高分子熔体流变行为的有效性。重点讨论了加工助剂（Processing Aids）的作用机理，特别是氟聚合物类助剂如何在界面处富集，形成一层极低粘度的“润滑膜”，从而显著提高临界剪切速率。此外，我们还分析了纳米填料（如纳米粘土、碳纳米管）在分散均匀性良好的情况下，如何通过构建“填料网络”来增强熔体在一定剪切速率范围内的结构稳定性，延迟熔体破裂的发生。 3.3 预测性建模与智能制造最后，本书展望了利用计算流体力学（CFD）与机器学习（ML）相结合的未来趋势。我们详细介绍了如何利用先进的CFD软件建立高保真度的多物理场模型，耦合热传导、质量传递和流变学非线性，以精确预测模具内部的应力分布和流动前沿。通过将实验数据（如临界应力值）输入到机器学习框架中，可以建立更具鲁棒性的“加工窗口”预测模型，指导工程师在产品设计阶段就规避潜在的不稳定性风险，迈向真正的智能高分子加工。目标读者：本书适合于从事聚合物挤出、注塑、吹塑等热塑性材料加工的研发工程师、工艺设计师、产品质量控制专家，以及高分子流变学和材料科学领域的研究人员与高年级学生。阅读本书将使读者能够深入理解加工不稳定的根源，并掌握从材料选择到设备优化的全流程解决方案。