尼龙6反应注射成型的数值模拟与工程分析

采用Matlab软件对三维薄层模腔内尼龙6的反应注射成型进行了数值模拟。考察了反应速率常数(K_0)、物料入模注射温度(T_0)和模腔壁面温度(T_w)对反应加工体系的温度、单体转化率与产物结晶度的影响,并对工程特征时间进行了分析。结果表明,随着K_0的增大,体系的温升幅度增大,随着温度的升高,完全聚合所需时间缩短,体系开始结晶的时间提前,而完成结晶所需时间差别不大。随着T_w的升高,体系的温升幅度增大,聚合加快,单体完全转化所需时间显著缩短,结晶完全所需时间延长;但T_w<150℃时,提高T_w会使结晶开始时间提前,而T_w> 150℃后则延迟。T_0对体系温升幅度、单体转化和结晶行为的影响不大。工程分析表明,单体转化与聚合物结晶适宜匹配的K_0的范围为90×10~4～110×10~4s^(-1),T_w的范围为145～155℃,从能耗角度考虑,T_0应尽可能地低。

尼龙6反应注射成型厚度效应的数值模拟

对尼龙6反应注射成型加工进行了数值模拟,考察了三维模腔的厚度对加工过程中体系温度、转化率及结晶度的影响。结果表明,体系的温度、转化率及结晶度存在厚度效应。入模初期表层温度较高,约24s后呈现由表面层向中心层的逐渐递增分布;体系各层温升高至极值后呈现由表面层向中心层转化率递增、结晶度递减分布。片材厚度增大会使体系的极值温度升高、升至峰值温度的时间延迟、峰温变宽甚至出现高温平台期;厚度变化不影响单体聚合完全所需时间,但中心层的转化率最大上升速率出现的时间相应地延迟,由2mm时的约40s增至10mm时的约72s。表面层的结晶度不受厚度影响,但中心层结晶时间随厚度增大而显著延长,由2mm时的约238s延长至10mm时的约491s。