成型工艺对i-PP注塑件聚集态结构和力学性能的影响研究

摘要

在聚合物的注射成型加工中,聚合物要经受热和机械剪切的作用,在一定形状的模具内,制成固定形状的制品.在此过程中,聚合物的聚集态结构要发生一系列的变化,对于结晶型聚合物,分子链排列的变化,流动的变化,会引起结晶和取向的变化,而聚集态结构的变化则会直接影响制品的宏观性能.因此,研究注射成型工艺条件对聚合物形态、结构和性能的影响是非常有意义的. 本文以结晶型聚合物i-PP为研究材料,通过改变注射成型工艺条件,如熔体温度、注射时间(注射压力和注射速率)和保压压力,系统考察了它们对i-PP材料在加工过程中的结晶形态、取向及制品力学性能的影响.具体工作如下: 1、在研究了结晶型聚合物注射成型结晶和取向机理的基础上,首先进行了注射成型制品的实验设计,包括模具设计,工艺参数的选定等.并用CAE软件分析了制品的成型过程,保证熔体在型腔中呈一维流动. 2、在对注射成型的i-PP制品进行聚集态结构的表征时,使用了多种表征手段:偏光显微镜(PLM)、广角X射线衍射仪(WAXD)、红外光谱法(IR)和扫描电镜(SEM)等研究试样.研究结果表明,熔体温度的升高使制品晶区取向程度减小,结晶度减小,β晶型含量减小,在横断面方向表-芯(Skin-core)结构中的表层厚度减小,芯层的球晶尺寸增大.注射时间的延长使制品表层厚度增加,芯层球晶尺寸减小,结晶度减小,β晶型含量减小,表层内的晶区取向程度增加.保压压力的变化对制品聚集态结构的影响没有熔体温度和注射时间对制品的聚集态结构的影响显著. 3、在制品的力学性能上,由于工艺条件的变化对聚集态结构的影响,使制品的力学性能也产生了一系列的变化.研究结果表明,熔体温度的升高使屈服强度减小,断裂伸长率增加,尤其是垂直于注射方向的断裂伸长率变化显著;随着注射时间增长,屈服强度增大,断裂伸长率降低,垂直于注射方向拉伸比沿着注射方向拉伸的力学性能变化明显;保压压力的变化对力学性能影响不明显.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1引言

1.2结晶型聚合物的形态结构

1.2.1结晶过程

1.2.2结晶形态

1.2.3晶型

1.2.4结晶动力学

1.3注射成型过程概述

1.4注射成型结晶型聚合物的聚集态结构

1.5注射工艺条件与结晶型聚合物形态、性能的关系

1.5.1工艺条件对结晶型聚合物聚集态结构的影响

1.5.2聚集态结构对制品性能的影响

1.6国内外对聚合物结构和性能的研究概况

1.7选题思想及主要工作

第二章实验部分

2.1制品的注射成型

2.1.1实验原料及材料特性

2.1.2注塑设备

2.1.3模具设计

2.1.4制品形状及尺寸

2.1.5工艺参数

2.2性能测试方法

2.2.1结构形态表征

2.2.2力学性能的测试

2.3实验数据处理原理

2.3.1偏光显微镜

2.3.2广角X射线衍射分析

2.3.3红外光谱法

第三章熔体温度对聚集态结构和力学性能的影响

3.1 PLM的测试结果与讨论

3.2 WAXD的测试结果与讨论

3.3 IR的测试结果与讨论

3.4力学性能的测试结果与讨论

3.5小结

第四章注射时间对聚集态结构和力学性能的影响

4.1 PLM的测试结果与讨论

4.2 SEM的测试结果与讨论

4.3 WAXD的测试结果与讨论

4.4 IR的测试结果与讨论

4.5力学性能的测试结果与讨论

4.6小结

第五章保压压力对聚集态结构和力学性能的影响

5.1 PLM的测试结果与讨论

5.2 WAXD的测试结果与讨论

5.3 IR的测试结果与讨论

5.4力学性能的测试结果与讨论

5.5小结

第六章总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢