《振动场作用下，聚合物材料的注射成型及其结构与性能研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《振动场作用下，聚合物材料的注射成型及其结构与性能研究（60页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、四川大学硕士学位论文、6 54 2 9 6振动场作用下，聚合物材料的注射成型 及其结构与性能研究材料加工工程专业研究生：那顺指导教师：严正本文采用课题组自行研制的低频压力振动装置注射成型H D P E 、F 妯P 和A B S 试样，对其力学性能进行详细研究，并结合S E M 、W A X D 等测试方法，讨论振动参数对聚合物材料微观形态和力学性能的影响。通过实验，得出以下结论：1 在合适的振动频率或振动压力下，可以实现聚合物材料力学性能的明显改善。与常规注射成型试样相比，H D P E2 2 0 0 J 、H D P E6 0 9 8 、F R P P 、A B S 材料平行于流动方向的拉伸
2、强度可分别提高2 2 5 、1 8 1 、i 0 2 、2 3 O ，垂直于流动方向的拉伸强度可分别提高2 8 2 、2 2 6 、1 1 9 、2 9 7 。F R P P 、A B S 材料平行于流动方向的冲击强度可分别提高7 8 O 、6 0 O ，垂直于流动方向的冲击强度可分别提高7 9 1 、5 6 1 。2 S E M 研究结果表明，较高振动强度下注塑成型的H D P E 试样，其微观形貌由完整的球晶结构转变为垂直于振动方向排列的片晶结构。转变后的晶体在受到拉伸应力作用时，应力分散更为均匀，对材料拉伸强度的提高有益。3 S E M 分析结果显示，低频压力振动场能影响F 对) P 材
3、料的玻纤长度和玻纤取向。W A X D 分析结果表明，通过控制振动注塑条件，可获得卢一P P 和y 一即晶体，同时，振动条件还能影响F R P P 的晶体取向。关键词：振动注射力学性能微观形态四J I | 大学硕士学位论文S t u d yo nM o r p h o l o g ya n dP r o p e r t i e so fP o l y m e ru n d e r V i b r a t i o nF i e l dM a t e r i a lP r o c e s s i n gE n g i n e e r i n gP o s t g r a d u a t e ：N
4、aS h u nS u p e r v i s o r ：P r o f Y a hZ h e n gI nt h i st h e s i s t h es 廿I l c n l r ea n dm e c h a n i c a lp r o p e r t yo fp o l y m e rs p e c i m e nw e r es t u d i e dw i t has e l f - m a d el o w f r e q u e n c yv i b r a t i o ni n j e c t i o nd e v i c e I nt h ew o r k ，S E M
5、a n dW A X Dw e r eu s e dt oo b s e r v ea n da n a l y z et h es p e c i m e n W i t ht h e s em e t h o d s t h ee f f e c to fv i b r a t i o np a r a m e t e r so nt h em i c r o s 虹u c n l r ea n dp r o p e r t yo fp o l y m e rs p e c i m e nw a sd i s c u s s e d B a s e do nt h er e s u l t
6、 s ，s o m ec o n c l u s i o n sw e r eg i v e na sf o l l o w i n g ：1 T h es p e c i m e n sm e c h a n i c a lp e r f o r m a n c ec o u l db ee n h a n c e ds i g n i f i c a n t l yu n d e rt h ea p p r o p r i a t ec o n d i t i o na sv i b r a t i o nf r e q u e n c yo rv i b r a t i o np r e
7、 s s u r e C o m p a r e dt ot h en o r m a li n j e c t i o ns p e c i m e n ，t h em a x i m u mi n c r e m e n to f l o n g i t u d i n a lt e n s i l es t r e n g t ho f H D P E2 2 0 0 ，H D P E6 0 9 8 ，F R P Pa n dA B Sr e a c h e d2 2 5 ，1 8 1 ，i 0 2 a n d2 3 O r e s p e c t i v e I y ，a n d t r
8、 a n s v e r s e t e n s i l es t r e n g t h 2 8 2 ，2 2 6 ，1 1 9 ，2 9 7 r e s p e c t i v e l y T h em a x i m u mi n c r e m e n to fl o n g i t u d i n a li m p a c ts t r e n g t ho fF R P Pa n dA B Sr e a c h e d7 8 0 6 0 0 r e s p e c t i v e l y , a n dt r a n s v e r s ei m p a c ts t r e n
9、g t h7 9 1 ，5 6 1 r e s p e c t i v e l y 2 S E Mi n v e s t i g a t i o ni n d i c a t e dt h a tl a m e U a es t r u c t u r ea r r a n g i n gn o r m a lt ot h el o n g i m d i n a ld i r e c t i o nc o u l db ef o u n du n d e rt h ec o n d i t i o no f r e l a t i v e l yh i g hv i b r a t i o
10、np r e s s u r e c o m p a r e dt ot h es p h e r u l i t es t m c n l r ec o r r e s p o n d i n gt ot h ec o n d i t i o no fn o r m a li n j e c t i o n T h ef o r m e rc r y s t a ls t r u c t u r eC a nd i s t r i b u t et h et e n s i l es t r e s sm o r ee v e n ，w h i c hC a l li m p r o v e
11、t h et e n s i l es t r e n g t ho fp o l y m e rm a t e r i a l 3 S E Md a t as h c l w e d 也a tl o w - f r e q u e n c yv i b r a t i o nb e h a v i o rh a de f f e c to n 廿1 e四川太学硕士学位论立f i b e rl e n g t ha n df i b e rd i s t r i b u t i o no fF R PP W A X Di n v e s t i g a t i o ni n d i c a t
12、 e dt h a tt h ec h a n g eo fc r y s t a lS l g t l C t l l r Co fF R _ P Pf o r m 口f o r mt o 卢f o r ma n dyf o r mw a sa c h i e v e dv i am e l tv i b r a t i o n ，a n dv i b r a t i o np a r a m e t e rc o u l da f f e c tt h ec r y s t a lo r i e n t a t i o no f F R P pK e y w o r d s ：V i b
13、r a t i o ni n j e c t i o nM e c h a n i c a lp r o p e r t i e sM o r p h o l o g y四川大学硕士学位论文第一章前言1 1 概述聚合物的长链大分子由极强的C _ C 共价键构成，同时分子链的横截面极小，如果能极大限度地提高其取向度和结晶度，则从理论上计算出充分伸展的H D P E 伸直链晶体的极限拉伸强度和模量分别高达2 7 G P a 和3 0 0 G p a ，与钢和碳纤维相近I l 】。因此，在分子结构确定的情况下，如何通过适当的成型加工方法，使聚合物分子处于最佳排列状态，即获得所需要的晶态、相分布和分子
14、取向等，从而大幅度提高材料的力学性能一直是高分子材料科学工作者追求的目标。C D H a r t 将聚合物的形态、性能、加工方法三者的关系用图1 1 表示。可见，聚合物材料制品的性能取决于制品的微观形态，而形态又取决于制各方法和条件。因此，在特定的外场作用下通过改变加工条件，就可改变聚合物的形态结构，从而提高其性能。图1 - 1 聚合物的形态、性能和加工的关系图聚合物加工中的自增强技术就是利用特殊的成型方法( 物理方法) 控告4 聚合物形态，在材料内部构造刚性结构或伸直链晶体结构来作为材料自身的增强相，从而大幅度提高其力学性能，达到增强的效果。自增强与添加剂增强( 又称外增强) 的效果相同，但
15、与后者相比，由于增强材料的增强相和基相为同化学结构，两者完全相容，不存在外增强的界面问题，从而赋予了自增强材料更加优异的比刚度、比强度、尺寸稳定性、更好的冲击韧性、耐化学腐蚀性以及更低的热膨胀系数等，而且易于回收再利用，符合当前全球环境可持续发展四川大学硕士学位论文的潮流旧】。聚合物成型加工中的振动技术也属于聚合物材料的自增强方式。通过控制振动频率、振动强度等参数及成型工艺条件，可以改变聚合物熔体的流变行为和凝聚态结构，从而提高制品的性能。聚合物成型加工中的振动技术包括振动注射、振动挤出、挤出吹塑、压缩模塑、热成型和振动共混等。1 2 振动技术在聚合物加工中的应用1 2 1 振动注射成型注射成
16、型是一种应用十分广泛且比较成熟的聚合物加工方法。但是，常规的注射成型方法不能控制制品的凝聚态结构而获得高质量的制品。如将振动技术与常规注射成型方法结合( 振动注射) ，即在特定的部位使用振动装置对聚合物粒料或其熔体施加振动，则可通过控制聚合物的结晶与取向，提高制品的性能【3 1 。研究振动技术对塑料制品性能的改善已有4 0 多年的历史，其中应用于挤出成型过程的研究较多 4 5 1 。8 0 年代初期，英国B r u n e l 大学材料系的B e v i sM教授和A l l a nP 博士开始研究在注射成型过程中的保压阶段引入振动技术，有效防止了制件中缩孔、疏松与表面沉陷的形成，并可控制残余应力的大小和方向，在实验中制造出了厚达1 1 0 m m 的2 0 玻璃纤维增强P E E K 无缺陷制件吼至今塑料动态注射成型技术在国内外已经取得了很大的发展。在注射成型中，引入振动的方式有螺杆加振注射成型、辅助装黄加振注射成型、模具加
