注射成型聚碳酸酯制品透光性能模拟与实验研究

摘要

聚碳酸酯（polycarbonate，简称 PC）以其优良的透光性、冲击韧性及尺寸稳定性等特性，成为了透明注塑制件的首选材料，被广泛应用于航空航天、电子器件、汽车及包装等领域。注塑成型作为热塑性材料的重要成型方法，具有生产周期快、生产效率高、能够成型形状复杂的精密光学器件等优点，被广泛用于中小尺寸精密光学制件的生产。论文针对新一代头盔面窗研制任务对透光度提出的更高要求开展计算模拟和实验研究，在原料选定PC的情况下，通过改进、优化注射成型工艺，调控产品内部结构，进而控制产品光学性能，成为解决问题的关键。基于此，论文开展的主要研究工作如下：
　　1.详细论述了注塑成型过程的数学模型及状态方程，基于Hele-Shaw假设推导了充模阶段计算压力的泊松方程。
　　2.基于Lorentz-Lorenz理论和菲涅尔公式，构建了基于Hele-Shaw流动的注射成型透明制品光学性能计算模型，编制了相关计算程序，并集成到Z-MOLD软件中，实现了注射成型透光制品光学性能的模拟。
　　3.采用正交试验法开展了注射时间、保压压力和时间等工艺参数对制品折射和透光度的影响研究。通过极差分析得到了熔体温度、模具温度、保压压力、保压时间、注射时间等工艺参数对面窗透射率的影响大小，从中获得了最优工艺参数组合，并验证了得到的最优工艺参数。以最优工艺参数为基准，进行了单因素分析试验，分析各工艺参数对透射率的影响规律。
　　4.用得到的最优工艺参数进行注塑成型和透光率实验，比较了模拟结果和实验结果，实验所得数据稍小于模拟数据，但两者变化规律基本一致，考虑到仪器的精度及试样的几何形状，也能证明光学性能数值模拟模型的可靠性。

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1 绪论

1.1 聚碳酸酯注塑成型概述

1.2 注塑成型光学性能研究现状

1.3 注塑成型数值模拟技术及其发展历程和应用

1.4论文的主要工作

2 注塑成型数值模拟技术

2.1 Z-MOLD概述

2.2注塑成型模拟的理论基础

3 材料光学性能的计算

3.1 洛伦兹-洛伦茨方程

3.2 菲涅尔公式

3.3 反射率和透射率

3.4 光吸收系数的计算

3.5 本章小结

4 面窗注塑模拟过程及工艺参数对透光率影响

4.1 面窗注塑模拟过程

4.2 正交试验设计方法

4.3 单一成型工艺参数对面窗透射率的影响

4.4 注塑成型实验及透光率的测试

4.5 本章小结

5 总结和展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢