剪切歷史對微注塑制品形態(tài)結構和力學性能的影響.pdf

1、微注塑成型中，由于制品尺寸微小化的特點，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歷較傳統注塑成型更為復雜的剪切歷史，對結晶聚合物來說剪切歷史會改變聚合物的結晶結構，從而影響制品的形態(tài)結構，制品的機械性能是由于其內部形態(tài)結構所決定的，研究成型工藝、制品形態(tài)結構與力學性能的關系，可以更好地優(yōu)化工藝以控制制品形態(tài)結構，從而獲得力學性能最佳的微制品。
　

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制品的形態(tài)結構和力學性能的影響，主要工作內容如下:
　　1、微注塑制品充填流動特性分析。研究工藝參數對微注塑制品充填流動特性的影響，通過實驗與模擬相結合的方法進行分析，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微注塑制品充填長度及流動現象的影響。結果表明:0

3、.2mm的微制品，隨注射速度、模具溫度、熔體溫度增加，制品的充填長度增加，實驗和模擬結果一致。微制品的尺度效應對制品充模過程影響顯著:制品厚度越小，尺度效應越顯著，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即可充填完整。0.2mm的微制品熔體前沿出現不對稱現象。熔體的充填流動特性與澆口的形式有關，側澆口時，尺度大的微制品易于充填完整，而點澆口時，無論制品尺度大小，都需要在較高的工藝條件下成型完整。
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4、剪切歷史對微注塑制品形態(tài)結構的影響。通過設置不同的注射速度進行微注塑成型，使材料在成型過程中經歷不同的剪切歷史，采用Moldflow軟件，與實際注塑實驗的成型工藝條件相結合，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，研究剪切時間對某一固定位置形態(tài)結構的影響。利用偏光顯微鏡(PLM)觀察制品在不同位置處的形態(tài)結構。實驗結果表明:剪切速率隨著注射速度增大而增大。制品的形態(tài)結構隨剪切速率不同而變化。1m

5、m的微制品出現皮芯結構，且皮芯交界處出現了不完善的串晶結構，0.5mm的微制品也出現典型的皮芯結構及不完善的串晶結構，0.2mm的微制品出現含有柱晶結構的皮芯分層結構。相同工藝條件下，不同厚度的制品分層結構所占比例不同。改變剪切時間，0.5mm和1mm制品內部都出現了皮芯結構，剪切時間作用越長，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)結構—力學性能的關系。改變注射速度成型厚度為0.2mm、0.5mm

6、和1mm的微制品，測試制品的力學性能，分析制品的形態(tài)結構與力學性能的關系，以及尺度效應對制品力學性能的影響。結果表明:1mm和0.5mm微制品，注射速度增加，剪切速率大，皮層比例減小，制品的屈服應力、模量、斷裂強度和斷裂伸長率總體變化趨勢基本一致，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，制品的拉伸強度、模量和屈服應力大小均隨注射速度增加而增大，斷裂伸長率隨注射速度增加逐漸減小。尺度效應對制品的力學性能影響起

7、著重要作用，相同工藝條件下，制品尺寸減小，屈服應力、斷裂強度、模量總體都增大，而斷裂伸長率減小。對比0.2mm和0.5mm、1mm制品的力學性能，得出尺度越小，制品的強度越好，而延展性越差。
　　4、微注塑制品特殊的形態(tài)結構。對微制品中出現的特殊形態(tài)結構進行了分析。制品凸臺處出現了間隔的柱晶的結構;在一定的剪切作用下制品剪切層出現了柱晶結構，芯層處出現了多層柱晶結構。0.2mm制品的形態(tài)結構隨離澆口的距離而變化，沿流動方向，芯層比