《高分子物理》课程教学资源（文献资料）高聚物精密挤出机理研究中的整体性思维

D0:10.16865.crki.100-7555.2004.05.04 第20卷第5期 高分子材料科学与工程 Vol 20.No.5 2004年9月 PO LY MER M ATERIALS SCIENCE AN D EN GIN EERING Sept.2004 高聚物精密挤出机理研究中的整体性思维 李晓林，周秀民2，吴大鸣1 (1.北京化工大学，北京1000292.吉林工业职业技术学院，吉林13201) 摘要：用辩证唯物主义的整体性思维原理，从挤出过程的数学模型、高分子材料流变学和挤出过程的系 统控制角度，对高聚物精密挤出机理研究中的些问题进行了研究。结果表明，从整体性角度辩证地认 识和处理问题，有利于揭示高聚物精密挤出过程的原理 关键词：整体：思维：高聚物：机理：挤出 中图分类号：TQ320.663 文献标识码：A 文章编号：1000-7555(200405-016905 1引言 研究中的几个问题 高分子材料本身具有多层次结构，其在挤 出过程中会发生复杂的相态和结构变化高分 2高聚物精密挤出数学模型的整体性思维 子的这种复杂多变性，决定了高聚物挤出系统 高聚物挤出过程的模型化，是根据挤出机 各功能段的作用，将其分成几个明确的子系统， 具有时间演变的漫长性、空间延拓的广阔性、聚 然后引入一系列适当的简化假定，并应用完整 合物材料的多层次性、材料塑化进程的多阶段 性等特征，因此，高聚物挤出过程是个错综复 的工程原理建立每个子系统的数学模型，再将 这些子系统的数学模型联合成为一个完整的模 杂、变化万端的动态开放性系统高聚物挤出系 型2列 统可以根据其作用，分解为加料段、固体输送 段、熔融段和熔体输送段等功能段山，它们是挤 客观事物的整体性是整体性思维的前提 出大系统中的子系统，它们都服从大系统的整 由于高聚物挤出过程的独特环境，要求我们对 体运动规律，并相互联系在一起，且又相互作 整体性客体模型化研究时坚持整体性思维，即 用、相互影响。不仅如此，作为系统中一员的各 思维的主体（数学模型如何在整体思维过程中 功能段，其运动和演化又受控于挤出大系统的 全面、系统、综合、立体地反映挤出过程的客观 整体性因此，整体性挤出过程思维的基本要求 变化因此，高聚物挤出既是一个完整的个体， 又是一个与各功能段相关联的开放的大系统， 是将挤出过程看成是由各部分所构成，又将它 它的整体性规律表现在聚合物挤出过程数学描 看成是有机联系的不可分割的整体，这样才能 在挤出过程思维中逻辑地再现客观整体。其模 述上的统一、高分子材料流变行为上的统一和 挤出过程控制上的统一。 型化整体性思维就是将精密挤出过程这个客观 思维的整体性取决于研究客体的整体性 对象的抽象整体加以系统分析和系统综合，从 高聚物精密挤出过程的这种整体性，决定了我 多角度、多层次多手段、多形式去全面地考察 们应坚持整体性的辩证思维，才能准确地把握 挤出过程这个客观对象的整体，并使之具体化 高分子材料流变的内在规律。本文试图用整体 的思维过程结合我们长期的科学研究工作，认 性的辩证思维方式来探讨高聚物精密挤出机理 为对高聚物精密挤出过程模型化的整体性思 维应遵循如下原则. 21作者商i李晓林男岁博击款格a1e中8品se.All rights reserved.hp:小www.cnki

第 20卷第 5期 高分子材料科学与工程 Vo l. 20, No. 5 2004年 9月 PO LYM ER M ATERIALS SCIENC E AN D EN GIN EERING Sept. 2004 高聚物精密挤出机理研究中的整体性思维 李晓林1 , 周秀民2 , 吴大鸣1 ( 1.北京化工大学 , 北京 100029; 2.吉林工业职业技术学院 , 吉林 132011) 摘要: 用辩证唯物主义的整体性思维原理 ,从挤出过程的数学模型、高分子材料流变学和挤出过程的系 统控制角度 ,对高聚物精密挤出机理研究中的一些问题进行了研究。 结果表明 ,从整体性角度辩证地认 识和处理问题 ,有利于揭示高聚物精密挤出过程的原理。 关键词: 整体;思维 ;高聚物;机理 ;挤出 中图分类号: TQ320. 66 + 3 文献标识码: A 文章编号: 1000-7555( 2004) 05-0169-05 1 引言 高分子材料本身具有多层次结构 ,其在挤 出过程中会发生复杂的相态和结构变化。 高分 子的这种复杂多变性 ,决定了高聚物挤出系统 具有时间演变的漫长性、空间延拓的广阔性、聚 合物材料的多层次性、材料塑化进程的多阶段 性等特征 ,因此 ,高聚物挤出过程是个错综复 杂、变化万端的动态开放性系统。高聚物挤出系 统可以根据其作用 ,分解为加料段、固体输送 段、熔融段和熔体输送段等功能段 [1 ] ,它们是挤 出大系统中的子系统 ,它们都服从大系统的整 体运动规律 ,并相互联系在一起 ,且又相互作 用、相互影响。 不仅如此 ,作为系统中一员的各 功能段 ,其运动和演化又受控于挤出大系统的 变化。 因此 ,高聚物挤出既是一个完整的个体 , 又是一个与各功能段相关联的开放的大系统 , 它的整体性规律表现在聚合物挤出过程数学描 述上的统一、高分子材料流变行为上的统一和 挤出过程控制上的统一。 思维的整体性取决于研究客体的整体性。 高聚物精密挤出过程的这种整体性 ,决定了我 们应坚持整体性的辩证思维 ,才能准确地把握 高分子材料流变的内在规律。 本文试图用整体 性的辩证思维方式来探讨高聚物精密挤出机理 研究中的几个问题。 2 高聚物精密挤出数学模型的整体性思维 高聚物挤出过程的模型化 ,是根据挤出机 各功能段的作用 ,将其分成几个明确的子系统 , 然后引入一系列适当的简化假定 ,并应用完整 的工程原理建立每个子系统的数学模型 ,再将 这些子系统的数学模型联合成为一个完整的模 型[ 2, 3]。 客观事物的整体性是整体性思维的前提。 由于高聚物挤出过程的独特环境 ,要求我们对 整体性客体模型化研究时坚持整体性思维 ,即 思维的主体 (数学模型 )如何在整体思维过程中 全面、系统、综合、立体地反映挤出过程的客观 整体性。因此 ,整体性挤出过程思维的基本要求 是将挤出过程看成是由各部分所构成 ,又将它 看成是有机联系的不可分割的整体 ,这样才能 在挤出过程思维中逻辑地再现客观整体。 其模 型化整体性思维就是将精密挤出过程这个客观 对象的抽象整体加以系统分析和系统综合 ,从 多角度、多层次、多手段、多形式去全面地考察 挤出过程这个客观对象的整体 ,并使之具体化 的思维过程。结合我们长期的科学研究工作 ,认 为对高聚物精密挤出过程模型化的整体性思 维 ,应遵循如下原则。 收稿日期: 2002-10-16;修订日期: 2004-07-15 基金项目: 北京市自然科学基金资助项目 ( 3022008) 作者简介: 李晓林,男, 39岁 ,博士 ,副教授. E-mail: xlli@ mail. buct. edu. cn DOI: 10. 16865 /j . cnki . 1000 -7555. 2004. 05. 043

170 高分子材料科学与工 2004年 21连续性原则 原则就是从挤出过程整体内部的诸要素间本身 连续性原则是指思维的主体从纵的方面去 固有的联系来考虑和分析挤出现象，它从纵横 反映挤出过程的本来面且。在挤出过程中，聚合 两方面对挤出过程进行分析和综合，并按客 物由颗粒状开始熔融最后成为熔体各功能段 挤出过程本身固有的层次和结构，组成认识网 的温度和压力的波动变化材料在挤出机中的 逻辑再现客观现象的全貌和本质所以，系统的 停留时间分布等都是连续变化的过程，对于整 观点是挤出整体性思维的最重要的原则和思 个挤出机而言，物性参数和工艺参数的变化同 想 样也是连续的.因此，可利用其连续性特点，研 2.4动态性原川 究同一应力场作用下材料的流变形式和流变行 动态性原则是指思维的主体要从变化的角 为，推知所经历的演化和相互作用过程不言而 度去反映格出时得家体这是因为挤出时程是 喻，挤出过程整体性思维的连续性原则实质上 个变化多端的复杂整体如整体中的材料能 是一个时间原则，它体现了辩证唯物主义将世 量、动力状况等要素在不新地变化指·各要素之 界不仅看成是事件的集合体，而且看成是过 间的联系也随之而不断地变化着：影响挤出过 的集合体的思想 程发展的环境因素在变化着，并以新的面貌影 22立体性原贝 向着挤出过程的发展：不同的时刻，出现不同的 挤出过程整体性思维的立体性原则，指的 挤出现象，存在时间的差异性：变化的因素影响 是思维的主体从横的方向去多方面反映挤出过 着材料在空间的流动方式，存在空间上的差异 程这个整体聚合物的挤出程是个运动的过 性因此，我们说挤出过程是个“活”的动态的整 程，其运动是立体的三维的，如同由许多复杂 体所以我们的思维也应当具有动态性以使准 元素构成的网如果我们的思维仅从某一角用 确地把握挤出过程物质系统和动态系统的差异 发生，虽然可局部描绘某一个方面的发展变化 性和变化性，从而正确地认识挤出过程的发展 但常易使我们 一叶障目，忽视对挤出现象整体 规律 活动的研究，立体性原则强调的是挤出过程思 总之，高聚物挤出过程复杂多变的现象 维要从它所包含的各种属性出发，全面综合 诉我们，对其模型化研究思维不可停留在一个 整体恤考察它、反映它使整体性事物内在者要 平面上，也不能停留在一个阶段上，而是应该根 素之间的错综复杂关系的网清晰地展示在我价 据实际情况不断地调整自己的思维导向和思维 面前立体性原则实际上是一个空间原则，坚持 方法，以求真实地揭示挤出过程这个整体客体 思维原则，可使我们在认识挤出现象时避 的本来面且。 免偏一概全的片面性思维方法 23系统性原则 3高分子材料流恋行为的整体性思雄 系统性原则是从整体内部的者要素本身月 高分子材料在挤出机各功能段中由固态开 固有的联系来考察和分析整体性事物，是时、空 始熔融，出现熔池，直至完全熔融，并被输送到 统一原则，反映了连续性原则和立体性原则的 济出机口模经冷却后再次成为固态此过程材 统一系统性原则包含： 一是构成挤出过程整体 料要经历外观形状上的变化、晶态结构上的变 的各种现象的成因联系，具体反映了各种挤出 化以及分子聚集态结材的变化大分子的缠结 现象之间的因果关系和序次关系：二是构成烧 与解缠结的过程)4习系统中材料流变行为的 出过程整体的各种现象的组合关系， 三是不同 变化可可分辨出客种状态组成系统的状态字列 寻次的挤出整体与其环境的关系挤出时程的 和系统露生的状态序列主要来原于系统要素 整体性就存在于这三种联系之中。 这三种联系 间和系统与环境之间的相互矛盾、相互制约向 是一种综合效应，在挤出过程的研究中“系 这种辞证统一的作用规律主要表现在如下几个 挤出系统，“场”（温度场压力场停留时间分 方面。 布场等“相”材料的相态转变)等概令及其研 3.1内动力与外动力作用的统 究方法是系统原则的具体化不难看出系统性 Publishi挤出过程是个不断演化的具有复杂的内

2. 1 连续性原则 连续性原则是指思维的主体从纵的方面去 反映挤出过程的本来面目。在挤出过程中 ,聚合 物由颗粒状开始熔融最后成为熔体、各功能段 的温度和压力的波动变化、材料在挤出机中的 停留时间分布等都是连续变化的过程 ,对于整 个挤出机而言 ,物性参数和工艺参数的变化同 样也是连续的。 因此 ,可利用其连续性特点 ,研 究同一应力场作用下材料的流变形式和流变行 为 ,推知所经历的演化和相互作用过程。不言而 喻 ,挤出过程整体性思维的连续性原则实质上 是一个时间原则 ,它体现了辩证唯物主义将世 界不仅看成是事件的集合体 ,而且看成是过程 的集合体的思想。 2. 2 立体性原则 挤出过程整体性思维的立体性原则 ,指的 是思维的主体从横的方向去多方面反映挤出过 程这个整体。 聚合物的挤出过程是个运动的过 程 ,其运动是立体的、三维的 ,如同由许多复杂 元素构成的网 ,如果我们的思维仅从某一角度 发生 ,虽然可局部描绘某一个方面的发展变化 , 但常易使我们一叶障目 ,忽视对挤出现象整体 活动的研究 ,立体性原则强调的是挤出过程思 维要从它所包含的各种属性出发 ,全面、综合、 整体地考察它、反映它 ,使整体性事物内在诸要 素之间的错综复杂关系的网清晰地展示在我们 面前。立体性原则实际上是一个空间原则 ,坚持 这一思维原则 ,可使我们在认识挤出现象时避 免偏一概全的片面性思维方法。 2. 3 系统性原则 系统性原则是从整体内部的诸要素本身所 固有的联系来考察和分析整体性事物 ,是时、空 统一原则 ,反映了连续性原则和立体性原则的 统一。系统性原则包含: 一是构成挤出过程整体 的各种现象的成因联系 ,具体反映了各种挤出 现象之间的因果关系和序次关系;二是构成挤 出过程整体的各种现象的组合关系 ,三是不同 层次的挤出整体与其环境的关系。 挤出过程的 整体性就存在于这三种联系之中。 这三种联系 是一种综合效应 ,在挤出过程的研究中 ,“系” (挤出系统 )、“场” (温度场、压力场、停留时间分 布场等 )、“相” (材料的相态转变 )等概念及其研 究方法是系统原则的具体化。不难看出 ,系统性 原则就是从挤出过程整体内部的诸要素间本身 固有的联系来考虑和分析挤出现象 ,它从纵横 两方面对挤出过程进行分析和综合 ,并按客观 挤出过程本身固有的层次和结构 ,组成认识网 , 逻辑再现客观现象的全貌和本质。所以 ,系统的 观点是挤出整体性思维的最重要的原则和思 想。 2. 4 动态性原则 动态性原则是指思维的主体要从变化的角 度去反映挤出过程客体 ,这是因为挤出过程是 一个变化多端的复杂整体。如整体中的材料、能 量、动力状况等要素在不断地变化着;各要素之 间的联系也随之而不断地变化着;影响挤出过 程发展的环境因素在变化着 ,并以新的面貌影 响着挤出过程的发展 ;不同的时刻 ,出现不同的 挤出现象 ,存在时间的差异性;变化的因素影响 着材料在空间的流动方式 ,存在空间上的差异 性。因此 ,我们说挤出过程是个“活”的动态的整 体 ,所以我们的思维也应当具有动态性 ,以便准 确地把握挤出过程物质系统和动态系统的差异 性和变化性 ,从而正确地认识挤出过程的发展 规律。 总之 ,高聚物挤出过程复杂多变的现象告 诉我们 ,对其模型化研究思维不可停留在一个 平面上 ,也不能停留在一个阶段上 ,而是应该根 据实际情况不断地调整自己的思维导向和思维 方法 ,以求真实地揭示挤出过程这个整体客体 的本来面目。 3 高分子材料流变行为的整体性思维 高分子材料在挤出机各功能段中由固态开 始熔融 ,出现熔池 ,直至完全熔融 ,并被输送到 挤出机口模 ,经冷却后再次成为固态 ,此过程材 料要经历外观形状上的变化、晶态结构上的变 化以及分子聚集态结材的变化 (大分子的缠结 与解缠结的过程 ) [ 4, 5]。 系统中材料流变行为的 变化可分辨出各种状态 ,组成系统的状态序列 和系统产生的状态序列主要来源于系统要素之 间和系统与环境之间的相互矛盾、相互制约 [6 ]。 这种辩证统一的作用规律主要表现在如下几个 方面。 3. 1 内动力与外动力作用的统一 挤出过程是一个不断演化的具有复杂的内 170 高分子材料科学与工程 2004年

第5期 李晓林等：高聚物精密挤出机理研究中的整体性思维 171 部和外部动力作用的动态系统，外动力是由挤 3.3稳定流动与非稳定流动的统 出机动力系统加到挤出机螺杆上的，螺杆转动 正常的挤出加工过程挤出物尺计稳定、表 的同时向材料施加作用力：内动力是高分子之 面光滑，是一种稳定的挤出状态但如果挤出机 间的相互滑动摩擦缠结和解缠结而产生的.外 的切应力超过某一极限值时，挤出物外表面往 动力是挤出过程中的主动力，而内动力则是辅 往不再光滑甚至出现整鱼皮，最后导致不规则 助的挤出系统内外动力的对立统一性是十分 的挤出物断裂，出现不稳定的流动因此，在 明显的 高聚物的挤出过程中存在者稳定流动与非稳定 内外动力的交互作用：在一定的温度条件 流动的统 下，外动力会使材料产生流动变形，分子流动的 有多种原闲可造成熔体的不稳定流动其 同时会产生分子之间的滑动摩擦，从而产生内 中熔体弹性是一个重要原因对于高分子熔体 动力因此，外动力的大小和作用效果，直接影 粘度高粘滞阻力大，在较高的切变速率下 响到内动力，而内动力的变化又会影响外动力 弹性变形增大，当弹性形变的储能达到或超过 的作用效果 克服粘滞阻力的流动能量时，导致不稳定流动 内外动力的相互作用和相互影响：外动力 的发生因此，将聚合物这种弹性变形储能引起 使材料产生流动变形的同时，会破坏材料的原 的湍流称为高弹湍流在聚合物加工过程中，应 始状态，如材料的晶格结构分子链的排列次 该尽可能避免熔体的不稳定流动以确保成理 字、分子之间的结等.这些分子内在结构和形 制品的外观和质量 正确认识稳定流动与非稳 态的变化，会导致材料的粘度发生显著的变化 定流动的统一的辩证关系，可使我们深入了解 粘府的变化又会使材斗的流动形态发生变化 产生不稳定挤出现象的原因，有利于实施有效 会直接影响外力的作用结果因此这种相反相 控制，从而实现精密挤出， 成、相互制约的关系，反映了高聚物挤出过程的 各因素之间的内在联系 4精密挤出系统控制的整体性思维 内外动力之间的相伴而生和相互影向： 挤出过程系统控制的整体性与规律存在于 料如果不受外力作用，就不可能产生流动变形 组成其各种控制对象要素的相互联系和相互作 没有流动变形，就没有内动力产生，因此两者之 用之中而这种相互联系和相五作用的共同规 间是相伴而生和相互影响的。 律则反映在事物的整体与层次部分结构功 总之，内外动力的相伴发生、相互作用、相 能环境和运动的辩证关系上【因此挤出过 互抵偿、相互叠加.反映了挤出过程材料运动统 程系统控制的整体性思维应当把握下述辩证关 一性的内在关系 32膨胀与收缩的统 4.1整体与层次的关系 挤出物胀大现象又称巴拉斯效应，是指 所谓的层次即层次结构是指挤出过程的 体挤出模孔后，挤出物的截面积比模孔截面积 具体受控对象，而整体与不同的层次态联系在 大的现象，而挤出物收缩是指挤出物的截面积 一起，相互作用而形成统一的整体在精密挤出 比檬孔截面积小的现象它们都是聚合物熔体 控制系统中整休要求的结果是控制稳定是对 弹性的表现口 挤出过程各波动因素控制的具体反映各层及 由于高聚物是热塑性弹性体，决定了其在 司层次的要素之间存在着相作用、相互影响 挤出时程中张缩形变的必然性聚合物在挤出 如温度的波动带来材料粘度的被动，粘度的变 机中的演变既不会只是收缩，也不会只是膨胀 化会导致压力的波动从而产生棕出流率的波 而是有张有缩这种胀缩现象除与聚合物材料 动，使挤出过程不稳定层次性的深入，可加深 的本身特性如材料种类分子量及其分布、支化 对整体性的认识整体性的概括，又可扩展对层 彦等有关外不与加工讨程中的工艺条件和外 次的认识如通过对挤出过程中高聚物流体流 部环境的变化有关因此，高分子材料在挤出过 动行为的研究，可知道因素的影响变化规律，才 程中存在着膨胀与收缩的统Journal Elec 能在实际工程中进行有效的控制，使挤出过程

部和外部动力作用的动态系统 ,外动力是由挤 出机动力系统加到挤出机螺杆上的 ,螺杆转动 的同时向材料施加作用力;内动力是高分子之 间的相互滑动摩擦、缠结和解缠结而产生的。外 动力是挤出过程中的主动力 ,而内动力则是辅 助的。 挤出系统内外动力的对立统一性是十分 明显的。 内外动力的交互作用: 在一定的温度条件 下 ,外动力会使材料产生流动变形 ,分子流动的 同时会产生分子之间的滑动摩擦 ,从而产生内 动力。 因此 ,外动力的大小和作用效果 ,直接影 响到内动力 ,而内动力的变化又会影响外动力 的作用效果。 内外动力的相互作用和相互影响: 外动力 使材料产生流动变形的同时 ,会破坏材料的原 始状态 ,如材料的晶格结构、分子链的排列次 序、分子之间的缠结等 ,这些分子内在结构和形 态的变化 ,会导致材料的粘度发生显著的变化 , 粘度的变化又会使材料的流动形态发生变化 , 会直接影响外力的作用结果。因此 ,这种相反相 成、相互制约的关系 ,反映了高聚物挤出过程的 各因素之间的内在联系。 内外动力之间的相伴而生和相互影响: 材 料如果不受外力作用 ,就不可能产生流动变形 , 没有流动变形 ,就没有内动力产生 ,因此两者之 间是相伴而生和相互影响的。 总之 ,内外动力的相伴发生、相互作用、相 互抵偿、相互叠加 ,反映了挤出过程材料运动统 一性的内在关系。 3. 2 膨胀与收缩的统一 挤出物胀大现象又称巴拉斯效应 ,是指熔 体挤出模孔后 ,挤出物的截面积比模孔截面积 大的现象 ,而挤出物收缩是指挤出物的截面积 比模孔截面积小的现象 ,它们都是聚合物熔体 弹性的表现 [7 ]。 由于高聚物是热塑性弹性体 ,决定了其在 挤出过程中胀缩形变的必然性。 聚合物在挤出 机中的演变既不会只是收缩 ,也不会只是膨胀 , 而是有胀有缩。 这种胀缩现象除与聚合物材料 的本身特性如材料种类、分子量及其分布、支化 度等有关外 ,还与加工过程中的工艺条件和外 部环境的变化有关。因此 ,高分子材料在挤出过 程中存在着膨胀与收缩的统一。 3. 3 稳定流动与非稳定流动的统一 正常的挤出加工过程挤出物尺寸稳定、表 面光滑 ,是一种稳定的挤出状态。但如果挤出机 的切应力超过某一极限值时 ,挤出物外表面往 往不再光滑 ,甚至出现鳖鱼皮 ,最后导致不规则 的挤出物断裂 ,出现不稳定的流动 [8 ]。 因此 ,在 高聚物的挤出过程中存在着稳定流动与非稳定 流动的统一。 有多种原因可造成熔体的不稳定流动 ,其 中熔体弹性是一个重要原因。对于高分子熔体 , 其粘度高 ,粘滞阻力大 ,在较高的切变速率下 , 弹性变形增大 , 当弹性形变的储能达到或超过 克服粘滞阻力的流动能量时 ,导致不稳定流动 的发生。因此 ,将聚合物这种弹性变形储能引起 的湍流称为高弹湍流。在聚合物加工过程中 ,应 该尽可能避免熔体的不稳定流动 ,以确保成型 制品的外观和质量。 正确认识稳定流动与非稳 定流动的统一的辩证关系 ,可使我们深入了解 产生不稳定挤出现象的原因 ,有利于实施有效 控制 ,从而实现精密挤出。 4 精密挤出系统控制的整体性思维 挤出过程系统控制的整体性与规律存在于 组成其各种控制对象要素的相互联系和相互作 用之中 ,而这种相互联系和相互作用的共同规 律则反映在事物的整体与层次、部分、结构、功 能、环境和运动的辩证关系上 [ 9] 。 因此 ,挤出过 程系统控制的整体性思维应当把握下述辩证关 系。 4. 1 整体与层次的关系 所谓的层次即层次结构 ,是指挤出过程的 具体受控对象 ,而整体与不同的层次态联系在 一起 ,相互作用而形成统一的整体。在精密挤出 控制系统中 ,整体要求的结果是控制稳定 ,是对 挤出过程各波动因素控制的具体反映。 各层及 同层次的要素之间存在着相互作用、相互影响 , 如温度的波动带来材料粘度的波动 ,粘度的变 化会导致压力的波动 ,从而产生挤出流率的波 动 ,使挤出过程不稳定。 层次性的深入 ,可加深 对整体性的认识、整体性的概括 ,又可扩展对层 次的认识。 如通过对挤出过程中高聚物流体流 动行为的研究 ,可知道因素的影响变化规律 ,才 能在实际工程中进行有效的控制 ,使挤出过程 第 5期 李晓林等: 高聚物精密挤出机理研究中的整体性思维 171

172 高分子材料科学与工程 2004年 稳定 现在外界温度材料的基本性能参数以及除挤 42整体与部分的关系 出机外的辅机部分 这些外部环境对挤出过程 古希腊伟大思想家亚里斯多德曾说过：“整 系统控制的整体性的影响是显而易见的。外部 体大于它的各部分的总和”，这形象地表述了整 环境的变化，将直接影响到控制对象参数的变 体与部分的关系，任何整体虽由各部分组成，但 化，会促使控制系统进行相应的调节，使控制对 在功能与行为上，在运动规律上，又与构成它的 象达到一个相对稳定的平衡状态 部分迥然不同。挤出过程系统控制的整体与部 5结语 分的关系表现在每一部分的控制都依赖和响 高聚物精密挤出机理研究是通过研究高分 着其它部分的控制每一部分要在其它部分的 子的软物质特征（即高分子易于对外界的弱刺 作用下，才能对整体发挥作用如温度、压力、挤 出流率扭矩、转数等部分的控制，是相互影响 激产生明显的响应的特点)挤出成型过程中高 相互制约的，它们之间的相互协调统一才能对 分子的熔体流动结构变化的特点以及挤出过程 整体的控制起作用，精密挤出所建立的闭环控 的波动形式和波动原因，揭示各种形式的波动 对制品几何精度的景影响方式：利用以流率为目 制系统，也是几个控制部分之间的相互协调统 标函数的具有动态响应特性的挤出过程数学模 ,因此，整体与部分之间的关系不是简单的因 果关系的因果链，而是一个互为因果的因果网， 型，研究挤出过程不同稳态之间的变化历程，预 整体的任一部分，都是整体所有部分的函数 测挤出波动对制品精废的影响程度 43整体与结构功能的关系 在高聚物精密挤出机理研究中，还有许多 尚未认知的领域，从整体性角度辩证地认识和 整体各部分之间的联系方式和作用形式的 处理精密挤出机理研究中数学草型、材料的流 总体成为整体结检整体对物质、能量、信息的 变行为以及过程控制的一些问题，有利于提高 转换能力和对环境的作用称为整体功能整体 科研人员的思难水平，对果题研究有良好的指 结构是整体功能的基础，整体功能是整体结构 导作用 的表现结构决定功能，但功能也反作用于 构。挤出过程系统控制的整体结构，具体体现在 参考文献 被控制对象的数量控和的质量（水平）以及控 [1】朱复华(ZHU Fu-hua).挤出理论及应用(Bior Theory and Application).中国轻工业出版社(Chin 制信号的反馈和调节 这种控制结构决定了它 nd ustry Press).200 的控制功能，表现出不同的控制水平。而控制水 [2 DAI Gan-e) 合物加工中的传 平的高低，也反作用于控制结构，为控制结构的 化出版社（China Petrifa 设计提供参考依据因此我们在考察挤出过程 .,1999.38 系统控制的整体性质时，就不仅要认识单个的 (4h58608. 41 控制对象而且也要认识整体的结构，尤其要把 Nom he.2 5 236 握控制结构的变化这就是从各组成部分以及 5] 它们之间的关系（结构），进而从各组成部分中 I消海海XIA0o张法（ZHAN G FaT.自 推导出整体的性质的思维方法 然辩证法(Natu Dialectie).北京航空航天大学出版 44整体与环境的关系 Beijing Uriversity of Aemnautics Astmnauties ,1990 挤出时程系统控制的功能表现为整体与外 【7金日光 界环境的相互作用上，功能是整体在 一定环境 指ung.华幼卿(HA 中产生的，功能又制约着整体的结构.如果一个 整体不能发挥其特有的功能，就不能与外界环 [81 Lin P.Jduia Y.Polym Eng Sd,1997.37(9 15821595 境进行正常的物质、能最和信息的交换，从而☒ 9】金平(QUpig),胡汉杰(HU Hanjie).聚合物 个整体无法保持自身结构上的稳定性因此整 成型原理及成型书 体与功能的关系在相当程度上体现在整体与环 化 境的关系上，1挤出过程系统的外部环境主要体 ic Publishing House.All rights reserved. http://www.cnk

稳定。 4. 2 整体与部分的关系 古希腊伟大思想家亚里斯多德曾说过: “整 体大于它的各部分的总和”。这形象地表述了整 体与部分的关系 ,任何整体虽由各部分组成 ,但 在功能与行为上 ,在运动规律上 ,又与构成它的 部分迥然不同。 挤出过程系统控制的整体与部 分的关系表现在每一部分的控制都依赖和影响 着其它部分的控制 ,每一部分要在其它部分的 作用下 ,才能对整体发挥作用。如温度、压力、挤 出流率、扭矩、转数等部分的控制 ,是相互影响 相互制约的 ,它们之间的相互协调统一才能对 整体的控制起作用 ,精密挤出所建立的闭环控 制系统 ,也是几个控制部分之间的相互协调统 一。因此 ,整体与部分之间的关系不是简单的因 果关系的因果链 ,而是一个互为因果的因果网 , 整体的任一部分 ,都是整体所有部分的函数。 4. 3 整体与结构功能的关系 整体各部分之间的联系方式和作用形式的 总体成为整体结构。 整体对物质、能量、信息的 转换能力和对环境的作用称为整体功能。 整体 结构是整体功能的基础 ,整体功能是整体结构 的表现。 结构决定功能 ,但功能也反作用于结 构。挤出过程系统控制的整体结构 ,具体体现在 被控制对象的数量 ,控制的质量 (水平 ) ,以及控 制信号的反馈和调节。 这种控制结构决定了它 的控制功能 ,表现出不同的控制水平。而控制水 平的高低 ,也反作用于控制结构 ,为控制结构的 设计提供参考依据。因此 ,我们在考察挤出过程 系统控制的整体性质时 ,就不仅要认识单个的 控制对象 ,而且也要认识整体的结构 ,尤其要把 握控制结构的变化。 这就是从各组成部分以及 它们之间的关系 (结构 ) ,进而从各组成部分中 推导出整体的性质的思维方法。 4. 4 整体与环境的关系 挤出过程系统控制的功能表现为整体与外 界环境的相互作用上 ,功能是整体在一定环境 中产生的 ,功能又制约着整体的结构。如果一个 整体不能发挥其特有的功能 ,就不能与外界环 境进行正常的物质、能量和信息的交换 ,从而这 个整体无法保持自身结构上的稳定性。 因此整 体与功能的关系在相当程度上体现在整体与环 境的关系上。 挤出过程系统的外部环境主要体 现在外界温度、材料的基本性能参数以及除挤 出机外的辅机部分。 这些外部环境对挤出过程 系统控制的整体性的影响是显而易见的。 外部 环境的变化 ,将直接影响到控制对象参数的变 化 ,会促使控制系统进行相应的调节 ,使控制对 象达到一个相对稳定的平衡状态。 5 结语 高聚物精密挤出机理研究是通过研究高分 子的软物质特征 (即高分子易于对外界的弱刺 激产生明显的响应的特点 )、挤出成型过程中高 分子的熔体流动结构变化的特点以及挤出过程 的波动形式和波动原因 ,揭示各种形式的波动 对制品几何精度的影响方式: 利用以流率为目 标函数的具有动态响应特性的挤出过程数学模 型 ,研究挤出过程不同稳态之间的变化历程 ,预 测挤出波动对制品精废的影响程度。 在高聚物精密挤出机理研究中 ,还有许多 尚未认知的领域 ,从整体性角度 ,辩证地认识和 处理精密挤出机理研究中数学模型、材料的流 变行为以及过程控制的一些问题 ,有利于提高 科研人员的思维水平 ,对课题研究有良好的指 导作用。 参考文献: [1 ] 朱复华 ( ZHU Fu-h ua). 挤出理论及应用 ( Ex trusi on Th eory and Application ). 中国轻工业出版社 ( China Li ght Ind ustry Press) , 2001. [ 2 ] 戴干策 ( DAI Gan-ce). 聚合物加工中的传递现象 ( Transf er Phenomena of Polym er Processing). 中国石 化出版社 ( China Petrif acti on Press) , 1999. [ 3] Wilczynski K. Pol ym. -Plast. Tech nol. Eng. , 1999, 38 ( 4): 581～ 608. [4 ] Potent e H, Jung emann J. J. Pol ym. Eng. , 2000, 20 ( 4): 225～ 236. [5 ] Potent e H, Jung emann J. J. Pol ym. Eng. , 2000, 20 ( 5): 329～ 350. [6 ] 肖海涛 (X IAO Hai-t ao), 张法瑞 ( ZHAN G Fa-rui) . 自 然辩证法 ( Natu re Dialectic). 北京航空航天大学出版 社 ( Beijing Univ ersit y of Aeronautics & Astronau tics Press) , 1996. [ 7] 金日光 ( JIN Ri-guang) , 华幼卿 ( HU A you- qing ). 高 分子物理 ( Macrom ol ecule physics). 化学工业出版社 ( Ch emi cal Industry Press) , 2000. [ 8 ] Lin P, Jaluri a Y. Pol ym. Eng. Sci. , 1997, 37 ( 9): 1582～ 1595. [ 9 ] 瞿金平 ( QU Jin-ping ) , 胡汉杰 ( HU Han-jie). 聚合物 成型原理及成型技术 ( Pol ymer Processing Principl e and Tech nology) . 化学工业出版社 ( Ch emical Ind ustry Press) , 2001. 172 高分子材料科学与工程 2004年

第5期 李晓林等：高聚物精密挤出机理研究中的整体性思维 173 HOLISTIC IDEOLOGY IN STUDY PRECISE EXTRUSION MECHANISM OF POLYMER LI Xiaodin.ZHOU Xiu-min'.WU Da-ming (1.Beijing University of Chemical Technology,Beijing 100029.China 2.Jilin Techndogy Institute of Industry,Jilin 132011,China) ABSTRACE The paper researches some problems in study precise extrusion mechanism of poly- mer from mathematical modeling of extnusion processing and rheology of polymer material and svstem control by holistic ideology principle of dialectical materalism The result indicates that it is propitious to open out principle of polymer extrusion processing deal with and know some prob- lems from holistic ideology Keywords holistic;ideology:polymer,mechanism:extrusion (仕接第168页 continued from p-168) THE EFFECT OF MOLECULAR WEIGHT AND ITS DISTRIBUTION ON CRYSTALLINE MORPHOLOGY OF PP MATERIALS LEI Hua',XU Tao',YU Jie (1.The Materials Center,Guizhou University of Technology,Guiyang 550003,China: 2.Guizhou Academy of Science,Guiyang 550001.China) ABSTRACE The change rule of crystalline morphology of PP w ith different molecular weight and molecular weight distribution was researched.It is suitable to describe the change rule of crys- talline morphology under different molecular weight and its distribution with the parameter of molecular weight distribution(MWD).The dispersion of molecular weight shows that the obvi- ous mutual effect exists betw een the high and low molecular weight,it will determine the final crystalline morphology of PP materials. Keywords PP.molecular weight:molecular weight distribution crystalline morphology 21994-2018 China Academic lournal Flectronic Publishing House All rights reserved http/www enl

HOLISTIC IDEOLOGY IN STUDY PRECISE EXTRUSION MECHANISM OF POLYMER LI Xiao-lin 1 , ZHO U Xiu-min 2 , W U Da-ming 1 (1. Beijing University of Chemical Technology , Beijing 100029 , China; 2. J ilin Technology Institute of Industry , J ilin 132011 , China ) ABSTRACT: The paper resea rches some problems in study precise ex trusio n mechanism of poly￾mer from ma thematical mo deling of ex trusio n processing a nd rheo logy of po lymer material a nd system co ntro l by holistic ideo logy principle o f dialectical materialism. The result indicates that it is propitious to o pen o ut principle o f polymer ex trusion processing deal w ith and know some prob￾lems from holistic ideolog y. Keywords: ho listic; ideolog y; po lymer; mechanism; ex trusion (上接第 168页。 continued from p. 168) THE EFFECT OF MOLECULAR WEIGHT AND ITS DISTRIBUTION ON CRYSTALLINE MORPHOLOGY OF PP MATERIALS LEI Hua 1 , XU Tao 1 , YU Jie 2 (1 . The Materials Center, Guizhou University of Technology , Guiyang 550003 , China; 2. Guizhou Academy of Science, Guiyang 550001 , China ) ABSTRACT: The chang e rule of cry stalline mo rphology of PP w ith different molecular w eight a nd molecular w eigh t distributio n w as resea rched. It is suitable to describe the change rule o f crys￾talline mo rpholog y under different molecular w eig ht and its distributio n with the parameter of molecular w eight distributio n( MWD). The dispersion of molecular w eigh t show s that the obvi￾ous mutual effect exists betw een the hig h and low molecula r w eight, it w ill determine the final crysta lline morpho logy of PP materials. Keywords: PP; mo lecular w eig ht; mo lecular w eig ht distributio n; crystalline mo rpholog y 第 5期 李晓林等: 高聚物精密挤出机理研究中的整体性思维 173