注塑成型聚丙烯制品的形态演化研究

论文摘要

等规聚丙烯（iPP）作为通用塑料的主要组成部分,具有良好的加工性能和应用性,以其良好的结晶性能和重要的工业应用背景为人们所关注。注塑成型作为最常用的聚合物成型方式,因其成型特点使注塑制件呈现特有的形态分布。而制品的形态分布又对制品的性能（如机械性能、光学性能、化学性能、收缩率等）有很大的影响,因此注塑成型加工过程对结晶聚合物制品的形态演化的影响成为高分子研究的热点之一。近些年,成型工艺条件和制品微观结构演化的关系研究引起人们的广泛重视,并且在iPP注塑件的结晶形态演化方面取得了很大的研究进展,因此更深一步研究结晶聚合物的成型-结构-性能之间的相互联系不仅具有一定的学术意义,而且具有广泛的工程应用背景。本文以iPP为原料,采用一维流动平板模具成型制品,利用偏光显微镜（PLM）、小角X射线散射（SAXS）和广角X射线衍射（WAXD）,研究了注塑成型几个主要的工艺参数对制品形态演化（以皮层厚度为代表）的影响度,并对影响度较大的熔体温度和注射速率做了更详细的研究,探讨其对制品形态及分布的影响。主要工作包括：1、工艺参数对制品形态的影响度分析。采用正交实验,以制品厚度方向对制品机械性能影响最大的形态参数（皮层厚度）为评价指标,研究分析注塑成型主要工艺参数：注射速率、熔体温度、保压压力、保压时间和模具温度对制品形态的影响度。实验结果表明：在本实验选择的工艺范围之内,熔体温度对皮层厚度的影响最大,且远大于其它各因素；次之是注射速率,对皮层厚度有一些影响；而模具温度、保压压力及保压时间的影响作用并不明显。2、熔体温度对制品形态的影响研究。进行单因素实验,详细研究熔体温度对制品形态参数的影响。研究结果表明：随着熔体温度从210℃提高到250℃,制品皮层厚度逐渐减小；距皮层相同距离的球晶平均尺寸和结晶度逐渐变大；皮芯交界处p晶的含量减少；厚度方向取向度极大值和片晶厚度的最大值都稍有降低。3、注射速率对制品形态结构的影响分析。进行单因素实验,详细研究注射速率对制品形态结构的影响。研究结果表明：随着注射速率由30 cm3/s提高到70 cm3/s,制品皮层厚度减小；距皮层相同距离的球晶平均尺寸和皮芯交界处β晶的含量都逐渐降低；厚度方向结晶度和取向度最大值无明显变化,但最大值的位置向中心方向偏移。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 注塑成型聚丙烯的结晶聚集态结构
• 1.2.1 聚丙烯聚集态结构
• 1.2.2 聚丙烯注塑件的形态结构研究进展
• 1.2.3 结晶微结构特征与制件性能的关系
• 1.3 本文主要工作
• 2 样品的制备与表征方法
• 2.1 实验原料及技术指标
• 2.2 注塑成型实验
• 2.2.1 注塑机
• 2.2.2 模温机
• 2.2.3 温度压力传感器
• 2.2.4 注塑模具
• 2.3 制品形态和结构表征
• 2.3.1 取样方式及过程
• 2.3.2 偏光显微镜（PLM）观察实验
• 2.3.3 小角X射线散射（SAXS）
• 2.3.4 广角X射线衍射（WAXD）
• 3 工艺参数对注塑成型制品形态结构的影响正交实验分析
• 3.1 正交实验方法
• 3.2 实验结果与分析
• 3.2.1 制品的皮芯结构
• 3.2.2 成型工艺条件对皮层厚度的影响
• 3.2.3 制品厚度方向的取向及其分布
• 3.2.4 制品厚度方向的结晶度分布
• 3.3 本章小结
• 4 熔体温度对注塑成型iPP制品形态演化的影响
• 4.1 实验方法
• 4.2 实验结果与分析
• 4.2.1 熔体温度对注塑iPP制品皮层厚度的影响
• 4.2.2 熔体温度对注塑iPP制品芯层球晶尺寸的影响
• 4.2.3 熔体温度对注塑iPP制品β晶含量的影响
• 4.2.4 熔体温度对注塑iPP制品厚度方向结晶度的影响
• 4.2.5 熔体温度对注塑iPP制品厚度方向取向度的影响
• 4.2.6 熔体温度对注塑iPP制品皮层片晶厚度的影响
• 4.3 本章小结
• 5 注射速率对注塑成型iPP制品形态演化的影响
• 5.1 实验方法
• 5.2 实验结果与分析
• 5.2.1 注射速率对注塑iPP制品皮层厚度的影响
• 5.2.2 注射速率对注塑iPP制品芯层球晶尺寸的影响
• 5.2.3 注射速率对注塑iPP制品厚度方向结晶度的影响
• 5.2.4 注射速率对注塑iPP制品厚度方向取向度的影响
• 5.2.5 注射速率对注塑iPP制品β晶含量的影响
• 5.3 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 论文主要工作及结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢