剪切歷史對(duì)微注塑制品形態(tài)結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響.pdf

1、微注塑成型中，由于制品尺寸微小化的特點(diǎn)，使得熔體需要在高溫、高壓和高速作用下成型，芯部的高溫熔體與模壁接觸的低溫熔體形成較高的溫度梯度，聚合物熔體在微注塑成型過程中經(jīng)歷較傳統(tǒng)注塑成型更為復(fù)雜的剪切歷史，對(duì)結(jié)晶聚合物來說剪切歷史會(huì)改變聚合物的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，從而影響制品的形態(tài)結(jié)構(gòu)，制品的機(jī)械性能是由于其內(nèi)部形態(tài)結(jié)構(gòu)所決定的，研究成型工藝、制品形態(tài)結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能的關(guān)系，可以更好地優(yōu)化工藝以控制制品形態(tài)結(jié)構(gòu)，從而獲得力學(xué)性能最佳的微制品。
　

2、　本文以厚度0.2mm、0.5mm和1mm的微制品為研究對(duì)象，采用等規(guī)聚丙烯材料，通過改變注射速度研究剪切歷史對(duì)制品的形態(tài)結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響，主要工作內(nèi)容如下:
　　1、微注塑制品充填流動(dòng)特性分析。研究工藝參數(shù)對(duì)微注塑制品充填流動(dòng)特性的影響，通過實(shí)驗(yàn)與模擬相結(jié)合的方法進(jìn)行分析，主要研究了不同厚度（0.2mm、0.5mm、1mm）微制品的充填行為，研究了注射速度、模具溫度和熔體溫度對(duì)微注塑制品充填長(zhǎng)度及流動(dòng)現(xiàn)象的影響。結(jié)果表明:0

3、.2mm的微制品，隨注射速度、模具溫度、熔體溫度增加，制品的充填長(zhǎng)度增加，實(shí)驗(yàn)和模擬結(jié)果一致。微制品的尺度效應(yīng)對(duì)制品充模過程影響顯著:制品厚度越小，尺度效應(yīng)越顯著，制品填充越困難，厚度為0.5mm和1mm的微制品在工藝條件值較低時(shí)即可充填完整。0.2mm的微制品熔體前沿出現(xiàn)不對(duì)稱現(xiàn)象。熔體的充填流動(dòng)特性與澆口的形式有關(guān)，側(cè)澆口時(shí)，尺度大的微制品易于充填完整，而點(diǎn)澆口時(shí)，無論制品尺度大小，都需要在較高的工藝條件下成型完整。
　　2、

4、剪切歷史對(duì)微注塑制品形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響。通過設(shè)置不同的注射速度進(jìn)行微注塑成型，使材料在成型過程中經(jīng)歷不同的剪切歷史，采用Moldflow軟件，與實(shí)際注塑實(shí)驗(yàn)的成型工藝條件相結(jié)合，模擬制品在不同注射速度、不同位置處所受剪切速率大小。相同注射速度下，改變塑化行程，研究剪切時(shí)間對(duì)某一固定位置形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響。利用偏光顯微鏡(PLM)觀察制品在不同位置處的形態(tài)結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:剪切速率隨著注射速度增大而增大。制品的形態(tài)結(jié)構(gòu)隨剪切速率不同而變化。1m

5、m的微制品出現(xiàn)皮芯結(jié)構(gòu)，且皮芯交界處出現(xiàn)了不完善的串晶結(jié)構(gòu)，0.5mm的微制品也出現(xiàn)典型的皮芯結(jié)構(gòu)及不完善的串晶結(jié)構(gòu)，0.2mm的微制品出現(xiàn)含有柱晶結(jié)構(gòu)的皮芯分層結(jié)構(gòu)。相同工藝條件下，不同厚度的制品分層結(jié)構(gòu)所占比例不同。改變剪切時(shí)間，0.5mm和1mm制品內(nèi)部都出現(xiàn)了皮芯結(jié)構(gòu)，剪切時(shí)間作用越長(zhǎng)，皮層厚度所占比例越大，芯層比例減小。
　　3、剪切歷史—微注塑制品的形態(tài)結(jié)構(gòu)—力學(xué)性能的關(guān)系。改變注射速度成型厚度為0.2mm、0.5mm

6、和1mm的微制品，測(cè)試制品的力學(xué)性能，分析制品的形態(tài)結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能的關(guān)系，以及尺度效應(yīng)對(duì)制品力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:1mm和0.5mm微制品，注射速度增加，剪切速率大，皮層比例減小，制品的屈服應(yīng)力、模量、斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率總體變化趨勢(shì)基本一致，均隨注射速度增加而減小。0.2mm微制品皮層比例隨注射速度增加而增大，制品的拉伸強(qiáng)度、模量和屈服應(yīng)力大小均隨注射速度增加而增大，斷裂伸長(zhǎng)率隨注射速度增加逐漸減小。尺度效應(yīng)對(duì)制品的力學(xué)性能影響起

7、著重要作用，相同工藝條件下，制品尺寸減小，屈服應(yīng)力、斷裂強(qiáng)度、模量總體都增大，而斷裂伸長(zhǎng)率減小。對(duì)比0.2mm和0.5mm、1mm制品的力學(xué)性能，得出尺度越小，制品的強(qiáng)度越好，而延展性越差。
　　4、微注塑制品特殊的形態(tài)結(jié)構(gòu)。對(duì)微制品中出現(xiàn)的特殊形態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。制品凸臺(tái)處出現(xiàn)了間隔的柱晶的結(jié)構(gòu);在一定的剪切作用下制品剪切層出現(xiàn)了柱晶結(jié)構(gòu)，芯層處出現(xiàn)了多層柱晶結(jié)構(gòu)。0.2mm制品的形態(tài)結(jié)構(gòu)隨離澆口的距離而變化，沿流動(dòng)方向，芯層比