高聚物的DSC非等温结晶曲线拟合函数的研究
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PP、PET的等温和非等温结晶动力学页数:30
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dsc曲线分析2篇
dsc曲线分析2篇dsc曲线分析是一种材料热性质分析技术，它可以通过对材料进行加热或降温以及测量其热力学和热动力学性质，来了解材料的物理、化学和结构特性。
本文将对dsc曲线分析进行深入探讨，包括其基本原理、操作步骤、曲线解释和应用领域等方面。
一、基本原理dsc曲线分析技术基于材料在加热或冷却过程中，与外部环境发生的热量交换来测量其热性质，具有很高的灵敏度和准确性。
在dsc曲线分析中，样品和空白样品（通常是无机物质）同时放置在试验仪中，进行加热或冷却处理，测量其温度变化和与环境的热交换。
通过对比样品和空白样品的热力学和热动力学差异，可以确定样品的物理、化学和结构特性。
二、操作步骤dsc曲线分析的操作步骤一般包括：1. 准备样品和空白样品，进行精确称量，保证质量一致。
2. 安装样品和空白样品，装入dsc分析仪，并进行样品的热处理，一般是升温或降温。
加热时建议从低温开始，温度逐步升高到高温；降温时建议从高温开始，温度逐步降低到低温。
3. 开始记录dsc曲线，并采集数据。
数据包括样品的温度和热流变化，这些数据可以用来计算样品的热力学和热动力学特性。
4. 分析dsc曲线数据，并绘制相关的图表，以便对样品的物理、化学和结构特性进行解释。
三、曲线解释dsc曲线分析通常产生以下三种曲线：1. 热流量曲线：热流量曲线表示样品和空白样品之间的热流量差异，热流量在曲线上对应于峰值或谷值。
2. 温度曲线：温度曲线表示样品的温度变化情况，一般作为x轴。
3. 差热曲线：差热曲线表示样品和空白样品之间的热力学差异，这可以用来计算样品的热力学和热动力学性质，如熔点、流动性等。
四、应用领域dsc曲线分析具有广泛的应用领域，如：1. 材料科学领域：如塑料、橡胶、陶瓷、金属材料、聚合物等材料的物理、化学和结构特性分析。
2. 医药领域：如药物的晶形结构、热力学性质、稳定性等方面的研究。
3. 食品领域：如食物品质的研究，如预测食物对冷却、加热效果和品质的影响等。
调制DSC研究结晶性高聚物
调制DSC研究结晶性高聚物徐丽;浦群;郑娜;胡激江【摘要】采用调制差示扫描量热法(DSC)研究了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乳酸(PLA)和尼龙6(PA6)3种结晶性高聚物的热性能.实验结果显示,调制DSC可有效分辨这些聚合物中重结晶和熔融的重叠效应,并且可准确计算样品的初始结晶度;在尼龙6的DSC曲线中,随着降温速率的加快,不可逆曲线的放热单峰逐渐变成了双峰,且出峰位置向低温区偏移,从而有效分辨了氢键释放和结晶完善的过程.这些结果表明,调制DSC更适用于链结构稍复杂、分子链带有侧基、结晶度易受降温速率影响的结晶性高聚物聚集态结构研究.【期刊名称】《实验技术与管理》【年(卷),期】2018(035)007【总页数】5页(P70-74)【关键词】结晶性高聚物;热分析;调制差示扫描量热法;聚集态结构【作者】徐丽;浦群;郑娜;胡激江【作者单位】浙江大学化学工程与生物工程学院 ,化学工程联合国家重点实验室 ,浙江杭州 310027;浙江大学化学工程与生物工程学院 ,化学工程联合国家重点实验室 ,浙江杭州 310027;浙江大学化学工程与生物工程学院 ,化学工程联合国家重点实验室 ,浙江杭州 310027;浙江大学化学工程与生物工程学院 ,化学工程联合国家重点实验室 ,浙江杭州 310027【正文语种】中文【中图分类】TQ317;O657.99调制DSC(差示扫描量热法)是在传统DSC的基础上,新发展的一种热分析技术。
传统DSC反映的是总热流与温度或时间的关系函数,难以分辨一些弱转变和相互重叠的热效应。
调制DSC在传统DSC线性控温的基础上,叠加了正弦调制温度,使得样品处于线性升温和正弦升温相结合的模式下,同时提高了仪器的分辨率和灵敏度,因此在一些复杂转变中具有显著的优势[1-3]。
利用傅里叶转变,调制DSC可把传统DSC测定的总热流分割成可逆热流和不可逆热流,其中可逆热流对应样品内部的热焓改变,与热容相关；不可逆热流对应样品的相变,与动力学相关。
一种研究聚合物非等温结晶动力学的方法
一种研究聚合物非等温结晶动力学的方法作者：莫志深， MO Zhishen作者单位：中国科学院长春应用化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室,长春,130022刊名：高分子学报英文刊名：ACTA POLYMERICA SINICA年，卷(期)：2008，""(7)被引用次数：3次1.Di Lorenzo M L.Silvestre C查看详情 19992.殷敬华.莫志深现代高分子物理学 20013.刘结平.莫志深查看详情 1991(04)4.张志英查看详情 1994(03)5.杨森.周正发.任凤梅.黄国庆.徐卫兵查看详情[期刊论文]-高分子材料科学与工程 2008(02)6.刘结平.莫志深.綦玉臣.张宏放.陈冬霖查看详情 1993(01)7.Liu T X.Mo Z S.Wang S G.Zhang H F查看详情 19978.Liu S Y.Yu Y N.Cui Y.Zhang H F Mo Z S查看详情 19989.An Y X.Li L X.Dong L S.Mo Z S,Zhang H F查看详情 199910.Qiao X Y.Wang X H.Zhao X J.Mo Z S Zhang H F查看详情 200011.Ozawa T查看详情 197112.Koimogoroff A N查看详情 193713.Johnson W A.Mehl R T查看详情 193914.Avrami M查看详情 193915.Avrami M查看详情 194016.Avrami M查看详情 194117.Evans U R查看详情 194518.Allegra G.Corradini P.Elias H G.Ceil P H,Keith H D,Wunderlich B IUPAC Commission on Macromolecular Nomenclature 1989(04)19.任敏巧.张志英.莫志深.张宏放查看详情[期刊论文]-高分子通报 2003(03)20.Jeziorny A查看详情 197121.任敏巧.莫志深.陈庆勇.张宏放.宋剑斌.张会良.孙小红查看详情[期刊论文]-高分子学报 2005(03)22.Cebe P.Hong S D查看详情 198623.Wlochowicz E M查看详情 198324.Caze C.Devaux E.Crespy A.Carrot J P查看详情 199725.Liu T X.Mo Z S.Zhang H F查看详情 199826.Liu T X.Mo Z S.Wang S E.Zhang H F查看详情 199727.Qiu Z B.Mo Z S.Zhang H F.Sheng S R,Song C S查看详情 200028.Qiu Z B.Zhou H W.Mo Z S.Zhang H F Wu Z W查看详情 200029.Qiu Z B.Mo Z S.Yu Y N.Zhang H F Sheng S R Song C S查看详情 200030.Song J.Ren M.Chen Q.Sun X Zhang H Song Ch Zhang H Mo Z查看详情 200531.Li Y D.Ma Y Z.Yan F F.Cao S K查看详情 200732.Lu W J.Zhu X L.Zhang Y M.Wang H P,Wang C S,Ye Y T查看详情 200733.Zhao C X.Zhang P.Lu S R.He J P Wang X Y查看详情 200734.Huang X Y.Ke Q Q.Kim C N.Zhong H F Wei P Wang G L Liu F Jiang P K查看详情 200735.Wang J B.Dou Q查看详情 200736.Nandi S.Ghosh A K查看详情 200737.Chen J.Li X H.Wu C F查看详情 200738.Chen G M.Chert Y.Huang Y P查看详情 200739.Zhao L J.Du Q.Jiang G J.Guo S Y查看详情 200740.Grozdanov A.Buzarovska A.Bogoeva-Gaceva G.Avella M Errico M E Gentile G查看详情 200741.Chen Q.Yu Y N.Zhang H F.Mo Z S查看详情 200242.Cai J L.Han Y查看详情 200743.Papageorgiou G Z.Achilias D S.Bikiaris D N查看详情 200744.Hsu S F.Wu T M.IAao C S查看详情 200745.Ren M Q.Chen Q Y.Song J B.Zhang H L,Sun X H,Mo Z S,Zhang H F,Zhaag X Q,Jiang L S查看详情 200546.Buzarovska A.Bogoeva-Gaceva G.Grozdanov A.Avella M Gentile G Errico M查看详情 200747.Huang J W查看详情 200748.Zhang S L.Zhao Y.Sun X B.Jiang Z H Wu Z W Wang G B查看详情 200749.An Y X.Li L X.Dong L S.Mo Z S,Feng Z L查看详情 199850.Tao Y J.Mai K C查看详情 20071.常静.冯连芳.顾雪萍.胡国华PA6T的非等温结晶动力学[期刊论文]-功能高分子学报 2009(1)2.杨立新.王建华.刘继红原位复合阻燃尼龙6的非等温动力学研究[期刊论文]-合成纤维工业 2009(1)3.祝明.李亚鹏.汤军.王书唯.王静媛己内酯和2,2-二羟甲基丁酸共聚酯的非等温结晶动力学研究[期刊论文]-高等学校化学学报 2010(3)本文链接：/Periodical_gfzxb200807005.aspx授权使用：河南理工大学(hnlg)，授权号：4ee84841-7e2f-4966-8343-9ddc0115a5c5下载时间：2010年8月24日。
利用DSC法测定聚合物结晶性能的原理、方法及实例
拉伸强度
相对分子质量太低，材料的强度和韧性都很差，没有应用价值。 随着相对分子质量的增加，拉伸强度提高，但是大于临界相对分子质量后强 度基本恒定。
这是由于分子量的提高增加了晶体间的链缠结，从 而增强了纵向、横向微纤维的联系。当进行拉伸试 验时，链缠结抑制微纤维的相对滑动，从而提高拉 伸强度。反之，如果分子量下降，分子链之间的缠 结减少，作用力减弱，相应的拉伸强度也会下降， 当分子量下降到某一个值时，不具有拉伸强度。
合成纤维： 因其平均分子量较小, 分子量分布以窄为宜。若分布
宽, 小分子的组分含量高, 这对纺丝性能和机械强度都不利。
对聚合物物理性能的影响
对熔体黏度的影响（p132）
聚合物熔体的剪切黏度随相对分子质量的升高而增加。
Mc：临界相对分子质量。 Mw＞Mc：链的长度增加，分子缠结严重， 形成拟网络结构，使熔体的零切黏度急剧 增加。 相对分子质量太高，熔体黏度增加，加工 成型困难。
对聚合物物理性能的影响
聚合物分子运动
力化学性能
分子量大，形变时力降解的可能性就大。 在相同条件下，力解速度与与起始分子量成比例。
临界剪切速率
分子量大的高聚物临界剪切速率小，加工时容易出现熔体破坏现象，使 产品表面粗糙，出现疙分子熔体的弹性：当相对分子质量大，外力作用时间短或速度快以及温度在
Tf以上不多时，弹性效果显著。
聚合物柔性
相对分子质量越大，构象数越多，柔性越好 但当相对分子质量增大到一定数值，相对分子质量对柔性的影响就不存在了。
结晶速率
同一种聚合物随着相对分子质量的增加，熔体的黏度增大，使得链段向晶 核表面的扩散变得困难，分子运动阻力越大取向越困难，导致结晶速率降低。
对聚合物物理和机械性能的影响
相对分子质量太低，材料的强度和韧性都很差，没有应用价值。 随着相对分子质量的增加，拉伸强度提高，但是大于临界相对分子质量后强 度基本恒定。
这是由于分子量的提高增加了晶体间的链缠结，从 而增强了纵向、横向微纤维的联系。当进行拉伸试 验时，链缠结抑制微纤维的相对滑动，从而提高拉 伸强度。反之，如果分子量下降，分子链之间的缠 结减少，作用力减弱，相应的拉伸强度也会下降， 当分子量下降到某一个值时，不具有拉伸强度。
合成纤维： 因其平均分子量较小, 分子量分布以窄为宜。若分布
宽, 小分子的组分含量高, 这对纺丝性能和机械强度都不利。
对聚合物物理性能的影响
对熔体黏度的影响（p132）
聚合物熔体的剪切黏度随相对分子质量的升高而增加。
Mc：临界相对分子质量。 Mw＞Mc：链的长度增加，分子缠结严重， 形成拟网络结构，使熔体的零切黏度急剧 增加。 相对分子质量太高，熔体黏度增加，加工 成型困难。
对聚合物物理性能的影响
聚合物分子运动
力化学性能
分子量大，形变时力降解的可能性就大。 在相同条件下，力解速度与与起始分子量成比例。
临界剪切速率
分子量大的高聚物临界剪切速率小，加工时容易出现熔体破坏现象，使 产品表面粗糙，出现疙分子熔体的弹性：当相对分子质量大，外力作用时间短或速度快以及温度在
Tf以上不多时，弹性效果显著。
聚合物柔性
相对分子质量越大，构象数越多，柔性越好 但当相对分子质量增大到一定数值，相对分子质量对柔性的影响就不存在了。
结晶速率
同一种聚合物随着相对分子质量的增加，熔体的黏度增大，使得链段向晶 核表面的扩散变得困难，分子运动阻力越大取向越困难，导致结晶速率降低。
对聚合物物理和机械性能的影响
聚合物结晶动力学理论和方法研究
方法介绍
非等温结晶方法是一种通过改变温度来控制结晶过程的方法。这种方法可以在 不同的温度条件下研究聚合物的结晶过程，从而更好地了解聚合物结晶的动力 学机制。该方法的主要步骤如下：
1、选择适当的聚合物样品，并进行必要的处理，如干燥、研磨等； 2、将样品置于特定的结晶装置中，如圆筒形、平板形等；
3、在不同的温度条件下，对样品进行加热和冷却处理； 4、在加热和冷却过程中，收集样品的结晶数据，如密度、晶体尺寸等；
结论
本次演示通过对聚合物结晶动力学的研究，从文献综述和实验研究两个方面深 入探讨了聚合物结晶过程及其影响因素。实验研究揭示了聚合物结晶速率的温 度依赖性和分子量效应等现象，而分子模拟则从分子层面揭示了聚合物结晶的 微观机制。然而，目前聚合物结晶动力学的研究仍存在诸多不足之处，例如理 论模型的发展不足以及实验和模拟方法的局限性等。
利用先进实验技术和仪器，例如原位X射线衍射、原位红外光谱等，实时监测 聚合物结晶过程，为理论模型提供更为准确的实验依据；4）结合计算机模拟 技术，构建更为真实的聚合物结晶模型，提高模拟结果的精确性和可靠性；5） 拓展聚合物结晶动力学的研究范围，研究生物可降解聚合物、无机-有机杂化 材料等新型聚合物的结晶行为。
热稳定性的预测通常采用差热分析等方法测定聚合物的热分解温度（Td）或氧 化诱导期（OIT）。可以利用聚合物的分子结构参数、添加剂等作为输入特征， 将热分解温度或氧化诱导期作为输出标签进行模型训练。利用训练好的模型， 可以对未知聚合物的热稳定性进行预测。
结论
本次演示介绍了聚合物结晶动力学参数的测定方法和结晶度预测模型的建立原 理及应用。通过DSC实验和基于机器学习的算法，可以测定聚合物结晶动力学 参数，评估不同样品之间的结晶度差异。利用结晶度预测模型，可以对未知聚 合物的分类、屈服应力、热稳定性等性质进行预测。这些方法为聚合物材料的 性能优化提供了有力支持，具有重要的应用前景。
dsc法测定聚合物结晶动力学的例子
dsc法测定聚合物结晶动力学的例子一、引言聚合物的结晶动力学研究是材料科学领域中的重要课题之一。
通过测定聚合物的结晶动力学参数，可以了解聚合物的结晶速率、结晶度、晶体形态等相关信息，为聚合物材料的制备和应用提供重要的参考。
本文将以DSC（差示扫描量热法）测定聚合物结晶动力学为例，介绍一些常见的聚合物结晶动力学研究案例。
二、聚合物结晶动力学的测定原理DSC是一种常用的热分析技术，通过测量样品在加热或冷却过程中与参比样品之间的热交换来研究材料的热性质。
在聚合物结晶动力学研究中，DSC可以用来测定聚合物的熔化温度、结晶温度、结晶度等参数，进而分析聚合物的结晶动力学特性。
三、聚合物结晶动力学的案例研究1. 聚乙烯（PE）的结晶动力学研究通过DSC测定聚乙烯在不同冷却速率下的结晶行为，可以得到结晶温度随冷却速率的变化曲线。
通过分析曲线的斜率和峰值位置，可以推测出聚乙烯的结晶动力学参数，如结晶速率、结晶度等。
2. 聚丙烯（PP）的结晶动力学研究通过DSC测定聚丙烯在不同压力下的结晶行为，可以得到结晶温度随压力的变化曲线。
通过分析曲线的斜率和峰值位置，可以推测出聚丙烯的结晶动力学参数，如结晶速率、结晶度等。
3. 聚酰亚胺（PI）的结晶动力学研究通过DSC测定聚酰亚胺在不同加热速率下的结晶行为，可以得到结晶温度随加热速率的变化曲线。
通过分析曲线的斜率和峰值位置，可以推测出聚酰亚胺的结晶动力学参数，如结晶速率、结晶度等。
4. 聚苯乙烯（PS）的结晶动力学研究通过DSC测定聚苯乙烯在不同溶剂中的结晶行为，可以得到不同溶剂对聚苯乙烯结晶温度和结晶度的影响。
通过比较不同溶剂条件下的DSC曲线，可以研究聚苯乙烯的结晶动力学特性。
5. 聚乳酸（PLA）的结晶动力学研究通过DSC测定聚乳酸在不同添加剂条件下的结晶行为，可以研究添加剂对聚乳酸结晶行为的影响。
通过比较不同添加剂条件下的DSC 曲线，可以研究聚乳酸的结晶动力学特性。
解读热分析曲线的内容和方法【用仪器扫描热分析曲线,以智慧解读认知热特性】
解读热分析曲线的内容和方法钱义祥朱兵孙坤（珀金埃尔默公司，上海201203）孙建平（苏州大学分析测试中心215123）“用仪器扫描热分析曲线，以智慧解读认知热特性“这二句话是本期专刊的主题思想。
以你娴熟的实验技能，在品质精良的热分析仪器上扫描出一张热分析曲线，再以你渊博的专业知识解读曲线上的特征转变峰，进而认知材料的热性能。
热分析是对物质进行宏观描述的一种实验方法，为充分理鲜宏观实验结果，须建立宏观量与物质的分子结构或微观性质间的联系。
热分析方法测得的宏观物理量有热焓，质量，力学量，光学量，电学量，声学量等。
通过这些物理量的变化来说明物质所处的状态及变化过程。
这便是通常所说的热分析曲线解读。
实验和解读是认知学中的两个元素（环节），有助于科学研究的深化。
解读热分析曲线主要包括以下三个方面的内容：1,读取曲线上的热特性参数和特征温度，特征时间，特征频率。
2,特征峰的属性和归属。
3,转变峰与物质结构，分子运动，性能及加工工艺的关联。
4,诠译物质的热过程，破解物质热性能的奥秘。
热分析的应用领域越来越广，特别在营养与食品公司安全，药物与代谢产物，生态环境，材料科学，石油化工与油田化学，公共卫生等领域。
当今发展最快的科技领域如生命科学，生物工程，环境科学和生态保护，现代医学和中医药物，纳米科技等领域的基础研究和应用研究，都离不开热分析。
解读来自这些领域的样品的热分析曲线，将要涉及物理学，化学，高分子物理，高分子化学，矿物学，医药学，生物学等学科的专业知识。
这些学科的专业知识将是解读热分析曲线的“基础知识“。
热分析专业人员涉足百业，解读热分析曲线的案例经过多年沉积你就是通晓多种学科的”博士“了。
解读热分析曲线，难易各说，深浅皆宜。
本文从四个方面和大家切磋：解读热分析曲线的热转变和热过程；解读热分析曲线的基本方法；衍生实验及辅证实验和防止误读误判。
并解读几个案例，和大家一起讨论。
一、解读热分析曲线显现的热转变和热过程热分析可以用来进行：热转变测定（玻璃化转变，熔融结晶，相转变），特性参数测定（比热容，相图，膨胀系数，介电常数，居里点温度，动力学参数，模量，阻尼，氧化诱导期），反应（聚合，固化，水合，氧化，还原，分解，降解）和逸出气分析。
非晶态高聚物的温度形变曲线
非晶态高聚物的温度形变曲线非晶态高聚物是一种具有特殊性质的高分子材料，其温度形变曲线是描述该材料在不同温度下的形态变化的重要工具。
它不仅能够指导材料的使用和加工，还能为其性能的优化提供参考。
下面将详细介绍非晶态高聚物的温度形变曲线及其指导意义。
温度形变曲线是通过在实验室中对非晶态高聚物进行加热和冷却实验得出的。
在不同温度下，高聚物的结构、形态和性能均会发生变化。
一般情况下，随着温度的升高，高聚物会逐渐变软并失去原有的形状，直至完全熔化为液体。
而在温度下降的过程中，高聚物则会逐渐恢复原有的形状和性能。
在温度形变曲线中，有几个重要的转变点需要注意。
首先是玻璃化转变温度(Tg)，它表示高聚物从硬脆态转变为形状可变的弹性态的温度。
在Tg以下，高聚物是一种玻璃状固体，其分子结构呈现出无序排列。
当温度升高到Tg以上时，高聚物的分子开始发生流动，使其变得柔软。
其次是熔化温度(Tm)，它表示高聚物从固态转变为液态的温度。
在Tm以上，高聚物分子的运动变得更加活跃，导致高聚物逐渐熔化为液体。
然而，需要注意的是，由于非晶态高聚物的分子结构不规则，所以它们通常没有明确的熔化温度，而是在一定的温度范围内逐渐变软和熔化。
温度曲线中的另一个重要参数是热稳定性。
高聚物在加热过程中会发生分解，导致性能下降甚至失效。
因此，了解高聚物的热稳定性是非常重要的。
一般来说，热稳定性与高聚物的分子中的键的强度有关。
如果键的强度较高，高聚物能够耐受高温更长时间而不分解。
非晶态高聚物的温度形变曲线具有指导意义。
首先，它可以指导高聚物制品的加工过程。
通过了解高聚物的Tg和Tm，我们可以选择适当的加工温度和条件，以保证高聚物制品的成型性和性能。
其次，温度形变曲线也可以为高聚物制品的使用提供指导。
在高温环境下，高聚物可能会软化、变形或分解，因此需要避免将其置于高温环境中。
同时，如果需要高聚物制品具有一定的形状记忆性，可以通过控制加热温度和时间，使其回复原有的形状。
高聚物结构分析与表征-第四章 DSC和DTA分析
（2）应力历史 储存在样品中的应力历史，在玻璃化转变区会以放热式膨 胀的形式释放。 在加压冷却情况下，分子链 中的不稳定构象被冻结。随 温度升高，在低于Tg时，由 于局部的不稳定构象向稳定 构象转变，故出现放热峰。 随制样压力增加， Tg 起始温 度降低，结束温度基本不变，
不同制样压力下 PS的DTA曲线
4.1.2 差式扫描量热仪（DSC）的基本原理
差示扫描量热法（DSC）是六十年代以后研制出的一种热分 析方法，它是在程序控制温度下， 测量输入到物质和参比 物的热量差和温度的关系的一种技术。
功率补偿型DSC 在样品和参比物始终保持相同温度的条件下，测定为满足此
条件样品和参比物两端所需的能量差，并直接作为信号Q
热分析：是在程序控温下，测量物质的物理性质与温度间
关系的一类技术。 程序控温：一般指线性升温或线性降温，也包括恒温或非 线性升、降温。 物质：指试样本身和(或)试样的反应产物。 物理性质：包括质量、尺寸、温度、热焓变化、力学特性、
光学特性、声学特性、电磁特性等等。
国际热分析联合会(ICTA)建议，根据所测的物理性质的不同， 热分析方法可分为9类17种，但应用最广的是差示扫描量热法
吸热“滞后峰”
冷却速率小，样品冷却均匀。若 受热太快，外部软化，内部仍是 玻璃态，当温度达到 Tg，链运动 使自由体积突然增加，内部大量 吸热，出现吸热峰。
标准玻璃化转变 放热峰
制样冷却速率很快的情况下， 分子链中的不稳定构象被冻 结。随温度升高，在低于Tg 时，由于局部的不稳定构象 向稳定构象转变，故出现放 热峰。 只有制样冷却速度与测试升温速率相近时，才有标准的转变曲线。
转变区加宽。
（3）形态历史 当样品的表面积与体积之比很大时，样品的形态与样品 的导热快慢有关。因此测定粉末样品时，须注意样品的 形态效应。 若样品尺寸较大，受热外部
非等温非牛顿黏弹性高分子熔体流动本构行为数值模拟和实验研究
非等温非牛顿黏弹性高分子熔体流动本构行为数值模拟和实验研究高分子成型加工过程中所涉及的应力场、压力场、温度场和化学反应效应不仅决定制品的外观、形状和质量,而且对分子链结构、超分子结构和织态结构的形成和演变具有极其重要的影响。
成型加工中由流动而诱发的高分子结晶及其取向可显著提高制品的力学和光学性能。
但另一方面,加工过程中时常出现的不稳定流动状态,将导致挤出物表面呈鲨鱼皮状或熔体破裂、共挤出物界面不稳定、注射制品表面有虎皮纹等影响最终制品性能和外观,因而是亟需解决的产品质量问题。
研究高分子材料成型加工中的流动过程,不仅对优化工艺条件、模具结构、挤出口模、机头结构,甚至对挤出机或注射成型机的螺杆等结构设计、对节约能耗、降低成本、提高产品竞争力都起着至关重要的作用。
因此,对高分子黏弹性流体流动的模拟和分析具有重要的工程实际意义。
一般,高分子加工过程是在三维非等温情况下进行的,并且材料在一些高应变和高应变率区域受到拉伸和剪切的双重作用,呈现复杂的流变行为和高度的非线性特征。
另外,流动分析中经常遇到具有尖角的模具或口模,这些几何奇异点容易导致高分子流体产生应力奇异行为,从而诱发不稳定流动；同时,一些加工过程,例如注塑充填过程中还要考虑材料自由面或多组分界面的追踪,这些都会给数值模拟黏弹性流动带来很大的挑战。
对成型加工过程中高分子流变行为的模拟研究,可为优化工艺条件、提高产品性能和更好理解高分子流体动力学提供科学依据,从而在高聚物结构—加工—产品三者之间起到桥梁作用,为高分子熔体加工的多尺度或跨尺度模拟,产品的高性能化奠定基础。
本研究用基于有限增量微积分(FIC)过程的压力稳定化迭代分步算法和DEVSS/SU方法,采用近年发展的能够较好描述支化高分子熔体的本构模型(XPP 模型、PTT-XPP模型、MDCPP模型以及作者提出的S-MDCPP模型)模拟了高分子加工过程中常遇到的收缩流和挤出胀大流问题,以及非等温非牛顿黏性流体注塑充填过程中熔体的流动行为等,分析了数值模拟这些工程问题所涉及的难点,提出了解决对策,为进一步发展高效、健壮的数值算法提供新的思路。