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Dynamics of Polymeric Fluids：Part Ⅱ The Molecular Theory of Die Swell： Correlation of Ultimate Die Swelling Effect to the Molecular Parameters and the Operational Variables

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Journal of Materials Science & Technology 2006年第5期22卷 664-676页

作者： mingshi song qiang xu guixian hu sizhu wu Key Laboratory of Science and Technology of Controlled Chemical Reactions Beijing University of Chemical TechnologyBeijing 100029 China

A general expression for the correlation of the simple shear （tanφ） to the molecular parameters and the shear rate （·↑γ） was deduced. It shows that the simple shear （tanφ） may be resolved into free recoil （recoverable strain） and viscous heating （unrecoverable strain）. The magnitudes of the simple shears for recoil （tanφE） and （tanφv） for viscous heating not only depended on the molecular parameters and the operational variables, but also on the exponential fractions of the recoverable （1--↑W·↑γ） and unrecoverable （-↑W·↑γ） conformations for recoil and viscous heating. Therefore the magnitudes of the simple shears （tanφE） for recoil and （tanφv） for viscous heating are, respectively, expressed as the partition function to the （1--↑W·↑γ）th power and the partition function to the （-↑W·↑γ）th power. Thus correlations of the total recoil and the ultimately recoverable strains to the molecular parameters [n′, α, η0, GN^0 and （1--↑W·↑γ）] and the operational variables （·↑γ, （L/D） and tr） were deduced respectively, which show that at very different shear rates （0≤·↑γ≤∞） the polymeric liquids may exhibit a very different viscoelastic behaviors. After introducing the uniform two-dimensional extension, the definition of swelling ratio and the ratio of L to D [De=（L/D）], two expressions for the ultimate die swelling effect and the ultimate extrudate swelling ratio BEVT5 to the molecular parameters [n′, α, η0, GN^0 and （1--↑W·↑γ）] and the operational variables （·↑γ, （L/D） and tr） were obtained. The two correlation expressions were verified by the experimental data of high-density polyethylene （HDPE） which shows that the two correlation expressions can be used to predict the correlations of the ultimate extrudate swelling behaviors of polymeric liquids to the molecular parameters and the operational variables.

关键词： Die swell Viscoelastic recoil Entanglement

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Dynamics of Polymeric Fluids 1. The Molecular Theory of Die Swell:A Set of Equation on Swelling Ratio in Extrudates

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Journal of Materials Science & Technology 2006年第1期22卷 93-107页

作者： mingshi song guixian hu Zhihong YANG qiang xu sizhu wu Key Laboratory of Science and Technology of Controlled Chemical Reactions Beijing University of Chemical TechnologyBeijing 100029 China

The structural model of the multiple-transient networks and the mechanism of the multiple-reptation entangled chains due to the dynamic reorganization in the entangled sites were extensively applied on the die swell of polymeric liquids in the steady simple shear flow. The total （recoverable and unrecoverable） viscoelastic free energy of deformation and flow, the constitutive equation and the expression of the simple shear （tanψ） were deduced from the conformational probability distribution function of the entangled polymer chains. It found that：（1） the magnitudes of simple shear （tanψ） depended not only on the free recoil （or recoverable strain） but also on the viscous heating （or unrecoverable strain）; （2） the total recoil may be resolved into the instantaneous and delayed recoil. Based on these facts, the functions of the partition and two experiential fractions of the recoverable （1-Wγ） and the unrecoverable （Wγ） conformations for the recoil and viscous heating of polymeric liquids were defined correspondingly. Then the correlation of the instantaneously and ultimately （or total） recoverable strains to the （N1/T12）w and the fraction of trans-form conformation was obtained. After introducing the condition of uniform two-dimensional extension （αx=αy=α, αz=α^-2） and the swell ratio （B=α）, two sets of equations on the instantaneous and ultimate swelling ratios （BE, BEVT） were obtained, and a method to determine the fraction of the recoverable transform conformation were proposed, The equations of BE and BE5 were verified by the experimental data of HDPE （high denisity polyethylene） at two different high temperatures. It shows that the molecular theory of die swell can be used to predict the correlation of the swelling to the （NI/TI2）w and the fraction of trans-form conformation.

关键词： Die swell Entanglement Viscoelastic recoil

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均聚物结晶与熔融化转变的稳态和亚稳态统计理论 III. 分子分凝统计结晶动力学~熔体内结晶增长速率的一般化表征和它们对生长机制的依赖性

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Chinese Journal of Chemical Physics 2005年第5期18卷 197-210页

作者：宋名实胡桂贤王海侨李效玉北京化工大学可控化学反应科学与技术基础教育部重点实验室北京100029

首先对微晶粒尺寸增长速率的表征进行总结.从微晶核和粒—高分子链组网络结构特点(高分子链组是微晶核和微晶粒同连接链段的复合体)同增长速率间的三个相关性的特征: ①晶核和晶粒加大同连接链段缩短的并存性; ②微晶核和粒表面上连接... 详细信息

首先对微晶粒尺寸增长速率的表征进行总结.从微晶核和粒—高分子链组网络结构特点(高分子链组是微晶核和微晶粒同连接链段的复合体)同增长速率间的三个相关性的特征: ①晶核和晶粒加大同连接链段缩短的并存性; ②微晶核和粒表面上连接链段的缩短机制存有简并性; ③微晶粒内和粒表面上stem的反顺式构象共存性出发.建议了一种评估和计算微晶粒尺寸增长速率的新方法和原则,基于该种计算方法和原则用统计力学和动力学相结合法推导出了高分子熔体内几种不同结晶生长机制(近邻折叠、近邻伸直分凝和近邻折叠同近邻伸直分凝并存等生长方式)下微晶粒—高分子链组中微晶粒数增长速率和微晶粒尺寸增长速率动力学方程.

关键词：结晶生长机制结晶生长动力学晶粒数增长速率晶粒尺寸增长速率

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