P(压强)-V(体积)-T(温度)关系是描述物质的比容随压力和温度的变化而变化的过程,作为熔体固有的物性性质,可以用来模拟熔体在加工成型过程中不同温度和压力条件下体积的变化,提供熔体在不同温度和压力范围内的体积压缩性,用来分析制品成型过程中是否会存在体积收缩等质量问题,在聚合物制品的成型加工中有着重要的应用。由于聚合物的加工通常是一个熔融塑化的过程,因此为了能够得到熔体在较宽压力和温度范围内的PVT关系,本文选择了最常用的聚烯烃作为主要原料进行实验,同时测量了样品的表观剪切粘度,从分子内部运动来解释宏观表现。(1)本研究对基团贡献修正模型状态方程(GCMCM)对LDPE熔体的PVT关系进行预测,通过实测与预测PVT关系数据的对比,说明基团贡献修正模型状态方程是否能够对LDPE熔体的PVT关系进行预测。通过幂律方程和Andrade方程对剪切粘度进行研究,分析剪切速率和温度对剪切粘度影响的原因,并计算出方程的相关参数值,结果表明:LDPE是假塑性流体,剪切粘度随温度的升高和剪切速率的增大而降低,剪切速率和温度对剪切粘度的影响是通过改变熔体的自由体积和大分子链间的缠结。通过基团贡献修正模型状态方程对LDPE熔体的PVT关系数据进行了预测,根据预测曲线与实测曲线的对比,发现了预测曲线普遍较实测曲线上移,但上移的偏差较小,说明了基团贡献修正模型对LDPE熔体的PVT关系预测具有一定实用性,对于计算较宽温度和压力条件下的比容值具有重要意义。(2)通过大量的实验发现聚合物的比容随压力、温度的变化关系分别可以用等温曲线和等压曲线体现出来,两者组成PVT关系特性曲线,并且遵循如下PVT关系特性规律:当温度增加时,聚合物的比容由于热膨胀而随之增加;压力升高时,聚合物的比容由于可压缩性而随之降低。但是通过毛细管流变仪进行部分聚烯烃牌号样品实验时,发现其熔体在一定温度范围内,在一定压力作用下呈现“热缩冷胀”异常现象,然后从分子链运动角度深入分析其根源和机理,认为熔体体积是由分子链解缠程度和分子链间距离等参数决定的,并据此建立了基于分子运动水平的表征聚烯烃熔体PVT关系变化的物理模型,拟合分析后得到数学解析,实验数据与模型计算结果一致表明,聚烯烃熔体体积随着温度的增加呈先增加、再减少、再增加、然后再减少的趋势,实验结果与理论计算相互吻合。最后,测试分析了不同温度下的聚烯烃熔体表观粘度,结果显示,随着温度增加,当体积变小时,熔体粘度会增加,反之,体积增加时,熔体粘度减少,再次揭示了“热缩冷胀”现象的分子链运动原理、佐证了模型的正确性。研究结果可用于指导聚烯烃材料改性配方的制定和加工工艺参数的设置,从而提高制品精度、扩大使用范围。(3)为了促进生产加工,本文通过自行设计的能施加外场超声波的PVT测量仪,对熔融的聚乙二醇为实验对象,研究其超声波下的PVT特性。探讨了不同温度,不同压力,不同分子量,不同超声波功率下聚乙二醇的体积膨胀率。实验表明,在施加了超声波作用下的聚乙二醇体积膨胀率显著上升,说明了超声波对聚合物熔体的流动具有促进作用,有利于生产加工。