注射成形中聚合物結(jié)晶行為的模擬及實驗研究.pdf

1、注射成形是高性能聚合物制品生產(chǎn)的最主要手段。在注射成形過程中形成并最終凍結(jié)在制品中的結(jié)晶形態(tài)直接影響制品的使用性能。然而，迄今為止，注射成形條件下聚合物的結(jié)晶形態(tài)控制理論還停留在粗略的定性階段，實際生產(chǎn)過程中的結(jié)晶形態(tài)調(diào)控也只能采用低效的“試湊法”。為緩解這一現(xiàn)狀，本文綜合運用數(shù)值模擬和物理實驗對注射成形過程中聚合物的結(jié)晶行為進行了研究，主要研究內(nèi)容包括:
　　(1)分析介紹了商業(yè)化軟件Moldflow的結(jié)晶模擬模塊的計算原理及使

2、用方法，并以壓口瓶坯作為研究對象，采用正交試驗?zāi)M分析了保壓階段不同保壓壓力、保壓時間和模具溫度對瓶坯結(jié)晶度的影響關(guān)系。
　　(2)基于剪切應(yīng)力引起分子鏈取向并導(dǎo)致平衡熔點升高的假設(shè)，建立了非等溫剪切誘導(dǎo)結(jié)晶動力學(xué)模型，并采用有限體積法對注射階段中的結(jié)晶行為進行了三維數(shù)值模擬，模擬算法中耦合了熔體流動速度、壓力、溫度場與相對結(jié)晶度。此外，本文還模擬分析了注射階段不同工藝參數(shù)下制品結(jié)晶度的演化行為。
　　(3)基于聚合物在保壓

3、過程中的壓力-比容-溫度(PVT)關(guān)系曲線計算聚合物的密度，并根據(jù)結(jié)晶度的密度測量法，提出了一種保壓階段聚合物結(jié)晶行為的三維數(shù)值模擬方法。利用該方法模擬分析了保壓階段不同工藝參數(shù)下制品結(jié)晶度的演化行為。
　　(4)進行了注射成形實驗研究。采用單因素變量法分別分析了注射階段工藝參數(shù)（模具溫度、熔體溫度和注射時間）以及保壓階段工藝參數(shù)（模具溫度、保壓壓力和保壓時間）對制品結(jié)晶度的影響規(guī)律。物理實驗的結(jié)果與自主研發(fā)軟件的模擬結(jié)果十分吻合