模具温度场对聚丙烯在振动注射中性能和形态影响的研究

论文摘要

近年来，熔体振动技术作为一种有效的形态控制技术得到了比较广泛的研究。本文对原有压力压力振动注射成型装置进行改造，设计制造了新型精确控温试样模具，系统地研究了在较高模温下振动参数对聚合物力学性能和凝聚态结构的影响，并得到了富有科学意义的理论成果。研究中取得的主要成果如下：1．基本所有的加入振动的IPP样条的冲击强度都比同等模温下进行注射的常规试样要高，而其中高模温样条冲击强度随振动频率的增加的增幅更为明显。振动频率的升高更有利于提高试样的冲击强度，在振动频率较高时，135℃模温和145℃模温的样条的冲击强度分别提高了16.5％和21.7％，比高振动压力时提高的13％和18.1％更为显著。IPP通过振动注射保压，断裂伸长率有很大的变化。当振动频率较小时，断裂伸长率下降，表现为拉伸韧性降低，材料变脆；随着振动频率的逐渐升高，IPP的断裂伸长率将超过未振动时聚丙烯的断裂伸长率。2．随着模温的升高，试样的拉伸强度降低，从60℃到145℃模温，拉伸强度降低了7％，断裂伸长率降低了52.8％。，模温较高时提高了分子的活动性加快了结晶，高的结晶度使得样条变脆，延展性变差。3．加入β成核剂的试样，剪切并不会破坏成核剂的成核作用，但会抑制β晶的生成。在低成核剂含量的试样中，β晶主要由剪切诱导产生，成核剂阻碍了α排核的生成，减少了α排核诱导产生的β晶。4．PLM显示振动场使球晶在流动方向上发生了取向变形，尺寸有所减小。WAXD证明高熔体温度、高模具温度、高压振动注射有利于形成γ晶，本实验中γ晶含量最高达到了12.3％。而β晶含量的增减与成型温度有关，在低温下振动注射使β含量降低，在高温下高频、低振幅振动注射有利于β晶含量的增加。5．WAXD显示在振动压力较低的情况下，剪切层的β晶含量(23.7％)超过了常规样条的剪切层(9.8％)，而在高振动压力的样条的剪切层中β晶含量则有所下降，由此可见振动带来的剪切能诱导β晶的生成，但存在一个最佳值，当超过这个值后，高的振动压力会破坏亚稳态的β晶。6．从极图上可以看出静态注射样条晶体有轻微的沿加工流动方向(MD)的取向，振动样条在MD方向的取向明显增强。振动样条的α(040)晶面在高振动压力低振动频率的条件下有很好的MD取向，而当振动压力降低，振动频率升高时该晶面有较好的沿样品表面法向(ND)方向取向。β和γ晶的特征晶面没有明显的择优取向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 聚合物振动成型加工的研究意义
• 1.2 聚合物振动成型技术的发展历史和研究现状
• 1.2.1 熔体振动注射研究进展——螺杆振动技术
• 1.2.2 单点进浇
• 1.2.2.1 多点进浇
• 1.2.3 电磁动态注射成型
• 1.2.4 料筒加振注射成型
• 1.2.5 气体振动注射成型
• 1.2.6 边界移动技术
• 1.2.7 模具机械振动注射成型
• 1.3 聚丙烯的晶体结构表征
• 1.3.1 球晶结构
• 1.3.2 影响β晶型含量的因素
• 第二章 课题研究意义和主要研究任务
• 2.1 课题研究意义
• 2.2 课题研究方法及内容
• 第三章 新式样条模具及控温系统和压力温度监控系统的开发
• 3.1 聚合物熔体压力振动注射装置简介
• 3.2 模具及控温系统的开发
• 3.3 压力、温度监控系统的开发
• 3.3.1 硬件测量电路
• 3.3.2 计算机软件
• 第四章 实验和测试
• 4.1 实验方法和步骤
• 4.2 测试方法与步骤
• 第五章 实验结果及讨论
• 5.1 控温振动注射对聚丙烯性能的影响
• 5.1.1 振动对力学性能的影响
• 5.1.2 模温对力学性能的影响
• 5.1.3 相同注射条件下成核剂对试样力学性能的影响
• 5.2 控温振动注射对聚丙烯结构的影响
• 5.2.1 WAXD测试结果讨论
• 5.2.2 DSC测试结果讨论
• 5.2.3 SEM测试结果讨论
• 5.2.4 PLM测试结果讨论
• 5.2.5 Pole-figure极图测试结果讨论
• 第六章 总结
• 参考文献
• 在校期间发表的论文
• 致谢
• 附件
• 一. 软硬件开发原程序
• 二. 计算机软件