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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ANOVA 142

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PET 289

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6 408

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