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《四川大学》 2002年 博士论文
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在特殊外场下挤出PE-HD自增强管的性能与结构

吴世见  
【摘要】: 本文根据剪切流场与拉伸流场对形态结构演变过程的影响不同,分析了单一拉伸流场和复合拉伸流场的应力和应变分布,研制出三种口模:可提供轴向拉伸流动外场的口模、可实现轴向拉伸流动和周向拉伸流动复合流场的口模、可提供拖曳流场的芯棒旋转口模,并利用这三种口模挤出了PE-HD自增强管。 a.采用单一轴向拉伸流动口模制备管材取得的结果如下: 轴向拉伸强度提高的幅度为223—438%,周向拉伸强度提高了91%;耐热性提高了30℃,表面硬度提高了76—80%;采用SEM、AFM等测试技术表征了管材的形态结构,增强管材的微观形态为串晶结构;WAXD表明,晶体发生高度取向,管材的结晶度高达86%;制备的增强管材对可见光透明。 b.采用复合拉伸流动口模制备管材取得的结果如下: 增强管材的周向与轴向拉伸强度均提高69%,且轴向与周向均具有良好的断裂韧性;耐热性提高16℃,表面硬度提高了120%;SEM和AFM测试表明,管材的晶体结构为椭球状,其长轴与管材的轴线夹角为45°;WAXD等测试表明,管材的结晶度与普通管材十分相近,说明管材性能的提高与晶粒的取向密切相关;提出挤出管材的结晶过程为一次拉伸形成大量的微纤晶,在第二次拉伸时发生了转动,在此动态过程中完成附生生长。 c.采用芯棒旋转口模挤出增强管材取得的结果如下: 可在低压(P<8MPa(?)争下实现管材的自增强,自增强管材的周向强度提高了4倍,爆破压力提高了70%,管材强度提高的原因是管材中形成了微纤结构;采用芯棒旋转口模挤出管材,可改变熔接痕的结构,在合适的挤出速度和芯棒转速下,甚至可消除熔接痕。 制备的透明白增强管材可以用作结构材料,双向增强且具有良好韧性的管材可用于压力管线系统。


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