高分子材料多熔体多次注射成型初探

为实现注射成型制品的微观结构调控,在气体辅助注射成型等方法的基础上,设计并实现了高分子材料多熔体多次注射成型的新型加工技术,即对两种聚合物组分,其中一种欠料注射进入模具型腔后,另一种熔体对基体聚合物熔体快速穿透,并推动外层熔体充填满整个型腔。初步探索了多熔体多次注射成型的剪切场分布与结晶性高分子制品的多层次晶体形态。研究发现:与传统注射成型过程不同,多熔体多次注射成型过程由于引入了二次熔体穿透的过程,流场特性情况比传统注射成型更为复杂,剪切速率沿制品厚度方向的分布表现出双峰分布特征。聚合物在多熔体多次注射成型过程中,受到刚性模壁和柔性熔体的双重界面约束,导致制品的形态结构的形成与演变更为复杂。在多熔体多次注射成型制品的次表层和芯层区域有柱晶结构形成,其制品表现出特殊的双"皮-芯"结构。

多流体多次注射成型过程中一维温度场的研究

采用数学模拟结合实验验证的方法,对高密度聚乙烯(PE-HD)多次注射成型过程的一维温度场进行了计算和分析。并对模型进行合理简化,皮、芯层材料采用不同初始条件,用MATLAB软件对冷却过程中的温度分布进行数值模拟,将计算结果与实验值进行比较分析。结果表明,在芯层熔体充填过程中的黏性耗散可忽略不计;在熔体冷却阶段模拟值和实验值吻合较好,在固相冷却段由于聚合物的大分子特性和材料的收缩性,实验值高于模拟值;模拟值的计算对高分子材料加工具有重要的指导作用。

多熔体多次注射成型聚苯乙烯/聚乙烯共混物的相形态结构演变规律

采用扫描电子显微镜(SEM)对多熔体多次注射成型(MMMIM)聚苯乙烯(PS)/聚乙烯(PE)共混物制品的相形态结构进行了研究,发现MMMIM制品呈现出特殊的"双皮-芯"结构,且不论是在MMMIM制品的皮层材料区域还是在芯层材料区域,分散相PS的形态结构在制品的近浇口端和远浇口端均存在着显著差异,即在近浇口端处有大量取向的纤维状结构形成,而在远浇口端只有少量椭球状或棒状结构形成。在形态分析的基础上,结合MMMIM成型原理,探讨了熔体穿透作用对多熔体多次注射成型制品形态的形成及分布的影响。

多流体多次注射成型HDPE制品的结晶形态

通过自主设计的多流体多次注射成型装置研究二次剪切应力场和复杂温度场对高密度聚乙烯晶体形态发展的影响.用偏光显微镜(PLM)和扫描电子显微镜(SEM)分析了多流体多次注射成型(multi-fluidmulti-injection molding,MFMIM)和传统注射成型(conventional injection molding,CIM)高密度聚乙烯(HDPE)制品的结晶形态,发现CIM试样不论是皮层还是芯层主要形成的是普通球晶,而在MFMIM中,由于皮层熔体受到二次强剪切应力作用,形成了环带球晶和柱晶的特殊结构.在形态分析的基础上,初步探讨了聚合物多流体多次注射成型制品结晶形态的形成机理.

多熔体多次注塑成型沿流动方向上微观结构演变探究

不同于传统注射成型,多熔体多次注塑成型(M^(3)IM)过程中存在特殊的二次流动场和温度场,导致其试样的形态结构与演变规律更加复杂.本文采用实验与模拟相结合的方法,详细探究了熔体沿流动方向上二次流动过程中剪切场和温度场的分布,及其对试样形态结构的影响.结果发现,一次注射聚偏氟乙烯(PVDF)熔体是由一次流动层和二次流动层两部分所构成,且在一次流动层末端形成熔体突破区.此外,剪切场和温度场在熔体突破区前段、中段和后段存在显著差异,导致试样微观结构沿流动方向呈多级分布,即在突破区前段PVDF形成取向结构,而在突破区段PVDF受到强的二次剪切作用,形成了大量β晶和取向结构.与此不同,在突破区后段,PVDF则主要受到二次剪切生热作用的影响,形成了具有较高熔点(~190℃)的特殊“亮带”结构.