退火對(duì)微注射成型制品形態(tài)、結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能的影響.pdf

1、微注射成型作為一種先進(jìn)成型技術(shù)，具有材料適用性廣、幾何尺寸形狀適應(yīng)性好和精度高、成本低效率高、可連續(xù)化、自動(dòng)化生產(chǎn)、制品物理力學(xué)性能優(yōu)良等特點(diǎn)。在電子通訊、生物醫(yī)學(xué)、精密儀器、航空航天、軍事等領(lǐng)域展現(xiàn)出較高的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的發(fā)展前景。本文結(jié)合博士點(diǎn)基金項(xiàng)目“光學(xué)級(jí)高聚物低壓注射成型過程中微觀結(jié)構(gòu)演化及光-力性能的多尺度研究”(20124101110007)，對(duì)微注射成型等規(guī)聚丙烯制品進(jìn)行了退火前后的研究。首先通過計(jì)算機(jī)的模擬分析了微注射

2、成型過程中聚合物熔體的流動(dòng)過程與狀態(tài)，然后觀察不同溫度條件下制品退火后在偏光顯微鏡中表現(xiàn)的不同條紋形貌，再進(jìn)而結(jié)合測(cè)得的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和形貌以及性能，推斷并論證產(chǎn)生條紋規(guī)律性變化的原因和機(jī)理。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用CAE軟件Moldflow模擬微注射成型等規(guī)聚丙烯制品(微型齒輪與微拉伸樣條)的充填流動(dòng)，并與實(shí)際填充結(jié)果做了對(duì)比。尤其針對(duì)頂針位置變化導(dǎo)致拉伸樣條制品出現(xiàn)形貌變化的情況進(jìn)行了分析。通過充填模擬，更好的了解充填過程中

3、流體的流動(dòng)情況和熔體前沿形貌，為后期分析制品的結(jié)構(gòu)與形貌提供了依據(jù)。⑵運(yùn)用偏光顯微鏡對(duì)不同退火工藝下的微注射成型等規(guī)聚丙烯制品進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)隨著退火溫度的增加，偏光顯微鏡下觀察到的條紋數(shù)目變多、寬度變窄，而增加退火時(shí)間并沒有明顯變化。根據(jù)光學(xué)知識(shí)，我們推測(cè)條紋的變化是由于內(nèi)部晶區(qū)的變化引起，光透過晶區(qū)時(shí)產(chǎn)生雙折射，兩束相干光存在一定的相位差、光程差會(huì)產(chǎn)生條紋。⑶基于微注射成型制品中特殊的偏光條紋形貌，對(duì)微注射成型等規(guī)聚丙烯制品進(jìn)行內(nèi)部結(jié)

4、構(gòu)分析。分別進(jìn)行了廣角X射線(WAXD)、示差掃描量熱法(DSC)和掃描電子顯微鏡(SEM)的測(cè)試。通過計(jì)算得到不同退火工藝條件下的制品內(nèi)部結(jié)晶度與片晶厚度，發(fā)現(xiàn)隨著退火溫度的增加，結(jié)晶度和片晶明顯提高，進(jìn)一步驗(yàn)證了前面的推理與分析；同時(shí)通過冷凍超薄切片獲取不同層次的薄片樣品，從而得到了制品的分層結(jié)構(gòu)和微觀形貌。⑷通過拉伸測(cè)試、納米壓痕測(cè)試對(duì)微注射成型制品的力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)制品的力學(xué)性能與制品各分層結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能都隨著退火溫度