超临界流体微发泡均相体系PVT特性研究
聚合物PVT特性是聚合物的本质属性，对于分析聚合物加工过程中发生的物理转变是至关重要的，可应用于预测多聚合物之间的相容性、优化工艺参数、对注塑制品质量进行调控。超临界气体微发泡注塑成型制品具有轻量化、电磁屏蔽等优点，但相比较于常规注射成型，微发泡制品的尺寸稳定性和泡孔结构控制更加困难。本文通过研究微发泡均相体系PVT特性调控工艺参数和制品质量。建立微发泡均相体系的PVT特性和微发泡制品质量之间的关系是本文的研究重点。 本文基于数值模拟方式研究了微发泡均相体系PVT特性，揭示了工艺参数对微发泡均相体系PVT特性影响规律，建立均相体系成型比容变化、制品泡孔结构和力学性能三者相互影响关系。 1、基于Moldex3D软件模拟了不同工艺参数下微发泡均相体系的成型过程，研究揭示了注气量、注射速度和熔体温度对微发泡均相体系PVT特性的影响规律。结果表明，(1)注气量增加会提高微发泡均相体系的比容及其对温度的敏感度，但转变温度随之降低，同时半结晶型聚合物微发泡均相体系的过渡段将会扩大，这是由于气体分子占据了聚合物链段间自由体积，使分子链运动能力增大所导致的;(2)注射速度增加减小微发泡均相体系比容，促使ABS均相体系温度敏感度和转变温度提高，但是PP均相体系固态段温度敏感度下降，同时剪切作用促进PP的结晶，使得微发泡PP均相体系的过渡段将缩小;(3)熔体温度增大会提高微发泡均相体系转变温度和ABS的比容，但是PP均相体系比容减小，同时微发泡均相体系熔融段比容的温度敏感度上升，但是固态段比容的温度敏感度下降。 2、采用正交方法研究了微发泡注塑工艺对制品翘曲变形及泡孔微观结构形态的影响，建立了制品成型比容变化与尺寸稳定性及泡孔质量之间的关系。研究表明，为了制得最佳质量的微发泡塑件，模拟材料最佳的比容增量为0.0977cm3/g，模拟微发泡制件的翘曲变形和泡孔结构的综合性能达到最佳，当注气量超过2wt％时，比容增量过大成型制件泡孔塌陷泡孔，注气量1wt％时的比容增量过小使得制件冷却翘曲变形严重。 3、采用数值模拟和微发泡注射成型实验结合的方法，揭示了制品成型比容及其变化值对泡孔结构、力学性能的影响规律。结果表明，注气量增大使得微发泡制件比容随之增大，制件内部形成细小的泡孔，细密泡孔降低制件力学性能的损失，但随着比容不断增加，泡孔结构被破坏，制件力学性能大幅度下降;注气速度增大降低微发泡成型比容增量，同时制件力学性能提高;熔体温度升高会提高微发泡制件成型的比容增量，实验材料最佳比容增量为0.111cm3/g，制件成型内部的泡孔分布均匀，泡孔结构良好，制件拉伸强度和冲击强度最佳。
聚合物;微发泡均相体系;PVT特性;工艺参数;制品质量
北京化工大学
硕士
机械工程
伍先安
2021
中文
TQ317
2021-09-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）