双向自增强PVC管布袋法连续扩胀装置的实验研究

论文摘要

PVC-O管材具有成本低、性能高等优点,在许多国家也已经应用多年。国际标准组织也发表了PVC-O标准——ISO/DIS16422-2006。而国内至今尚无PVC-O管的工业化生产。本课题利用前人设计的布袋法扩胀装置,以PVC-U管为原料,进行了扩管实验。分析了扩胀失败的原因,针对这些缺陷,改进了设备并调整了实验参数。讨论了接痕产生的原因并作出改进。通过短时快速扩胀的方法生产出了无接痕的、表面光滑的、管径均匀的双向自增强PVC管。为了提高扩胀压力,设计了使用高温水替代压缩空气作为扩胀介质的扩张装置,以便于比较不同扩胀压力下制备的双向自增强PVC管的力学性能。通过调整牵引机的牵引速度制备了不同轴向拉伸比的双向自增强管,并通过环向拉伸实验和内压爆破实验来衡量其力学性能的提高。环向拉伸实验中,双向自增强PVC管材的力学性能比进行取向加工前有了较大的提高,其环向拉伸强度最高增幅已达到32%。同样温度下的环向单向扩胀管只有25%。双向自增强PVC管的弹性模量也增长了30%-33%,但断裂伸长率降低了16%-17%。内压爆破实验中,爆破压力表现出的环向拉伸强度最高提高了28.75%。此外,实验结果还表明,轴向拉伸比对环向拉伸强度也有影响。其他条件不变时,环向拉伸强度随着轴向拉伸比的增加而增大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 聚氯乙烯管材的概况
• 1.1.1 PVC树脂的发展现状
• 1.1.2 PVC管材的发展现状
• 1.1.3 硬聚氯乙烯管（PVC-U）概述
• 1.2 双轴取向聚氯乙烯（PVC-O）管材概述
• 1.2.1 PVC-O管的发展
• 1.2.2 PVC-O的优势
• 1.3 几种有效的拉伸管材成型方法
• 1.3.1 模头拉伸法
• 1.3.2 锥形管扩张法
• 1.3.3 高压水成型
• 1.3.4 旋转挤出成型
• 1.3.5 真空成型
• 1.3.6 辊压成型
• 1.4 论文选题的意义和目的
• 1.5 本课题的研究内容
• 1.6 本课题的难点
• 第二章 双轴取向技术及其原理
• 2.1 普通塑料管材的不足
• 2.2 塑料的性能改进技术
• 2.3 高分子材料的取向机理
• 2.4 影响双轴取向的因素
• 2.4.1 扩胀温度
• 2.4.2 扩胀比和扩胀压力
• 2.4.3 轴向拉伸比
• 2.4.4 冷却定型时间
• 第三章 连续扩管试验
• 3.1 实验材料
• 3.2 连续性扩胀实验装置
• 3.2.1 定径装置
• 3.2.2 充气装置
• 3.2.3 加热装置
• 3.2.4 控制台
• 3.2.5 充气杆固定装置
• 3.2.6 牵引装置
• 3.2.7 其他组件
• 3.3 设备改进及实验参数的优化
• 3.3.1 连续扩胀设备的改进
• 3.3.2 连续扩胀实验参数的优化
• 3.3.2.1 加热时间
• 3.3.2.2 加热温度
• 3.3.2.3 充气时间
• 3.4 双向自增强PVC-O管材的环向应力拉伸实验
• 3.4.1 PVC-O管试样的制备
• 3.4.2 PVC-O管的环向力学性能测试
• 3.4.3 环向拉伸实验的结论
• 3.5 内压爆破实验
• 3.5.1 实验设备和步骤
• 3.5.2 实验结果
• 3.5.3 轴向拉伸比不能继续增加的原因
• 3.6 无接痕双向自增强管
• 3.6.1 接痕产生的原因
• 3.6.2 消除接痕的方法
• 3.7 小结
• 第四章 水压扩胀设备
• 4.1 水扩张的设备介绍
• 4.1.1 设计过程中的两个重要参数——压力和流量
• 4.1.2 泵的选择
• 4.1.3 蓄能器的选型计算
• 4.1.4 其他设备
• 4.2 水扩张试验结果
• 4.2.1 消防用水带
• 4.2.2 尼龙布袋新的加工方式
• 4.2.3 全编织尼龙布袋
• 4.3 小结
• 第五章 超声波测取向度的研究
• 5.1 超声波检测原理
• 5.1.1 超声波检测方法
• 5.1.2 超声波图像处理方法
• 5.1.3 超声波测取向度原理
• 5.1.4 声速法测聚合物取向度的应用
• 5.2 超声波测取向度实验
• 5.2.1 超声波测试仪器
• 5.2.2 测试材料
• 5.2.3 测试步骤
• 5.2.4 测试结果分析
• 5.3 超声波波速与取向度关系的标定
• 5.4 需要继续进行的工作
• 5.5 小结
• 第六章 结论
• 6.1 完成的工作
• 6.2 有待继续研究的方向
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书