微注射成型聚丙烯微结构件缺陷分析

通过微注射成型制得了聚丙烯微结构件，微结构部分是直径为130μm、高度为250μm的微型圆柱。分析了模具温度、注射压力、保压时间及模具抽真空对微零件填充性能的影响。研究发现，在不恰当的工艺参数下，微圆柱会出现以下缺陷：填充不足、表面粗糙、烧蚀、中空等。通过实验得到了合理的工艺参数，即在模具温度为90℃、注射压力为100MPa、保压时间为3S、模具抽真空的情况下，微结构部分可以得到完全填充，且没有以上缺陷。     

微注塑模具近红外加热方法及装置研究

模具温度是微注塑成型过程中影响聚合物熔体充模能力的重要因素之一。为了提高高深径比塑件的微注塑成型质量,提出了采用近红外加热与循环水加热结合的方式,将模具温度快速提高至高于聚合物的玻璃化转变温度的方法。在利用Tracepro对近红外加热装置的反射罩面型参数进行分析的基础上,得到近红外加热反射罩的最佳的面型和参数,并开发了高深径比的微注塑成型模具的近红外加热装置。利用开发的近红外加热装置进行了模具加热验证实验。结果显示,近红外加热方式能够快速实现模具表面加热,在25 s内能够将模具的表面温度从19.96℃升高到174.14℃,结合水循环加热,有效地提高了高深径比塑件的充模质量。     

深宽比对微通道内气液二相流空隙率的影响

微通道内气液二相流的空隙率对管路内热质传递具有重要影响。利用高速摄像仪对4种不同深宽比的矩形截面微通道内空气-水二相流的流型进行实时观测和记录,对二相流型图进行了分析和计算,得到了不同流型时的空隙率。4种微通道尺寸(深度×宽度)分别为100μm×200μm,100μm×400μm,100μm×800μm,100μm×2 000μm。结果表明:对于弹状流,空隙率随着微通道截面深宽比的减小而降低,当流型为液环流时,空隙率随着微通道截面深宽比的减小而增加。在实验基础上,将截面深宽比作为参数提出了一个新的空隙率预测模型,计算结果显示:模型能对矩形截面微通道内气液二相流动空隙率进行很好的预测。     

聚合物微圆柱热压成型工艺实验

微热压工艺在高深宽比聚合物微型制件成型领域应用较为广泛。利用孔直径为0.3 mm、深度为1.5 mm的微圆柱阵列模具,研究了高温低压和低温高压2种工艺范围下,高深宽比微圆柱的微热压成型规律。实验结果表明,随着热压温度或热压压力的增大,微圆柱高度均提高;当热压压力为定值时,温度每升高3℃,微圆柱高度最大增值为0.213 mm;当热压温度为定值时,热压压力每增加1 MPa,微圆柱高度最大增值为0.342 mm。微圆柱的深宽比在低温高压组可达4.2,在高温低压组可达2.95,通过二元线性回归分析得到了热压温度和热压压力对微圆柱高度的影响关系,为微热压成型高深宽比聚合物微制件提供了一定的技术依据。     

球形转角形状对于改善微结构塑件填充不平衡的实验研究

在流道分级部位设置直角转角、球形转角改善微注塑件充填不平衡.设计带有直径分别为200μm与300μm微圆柱的孔的1模8腔注塑模具,以高密度聚乙烯(PE-HD)材料进行实验.结果表明,随着注射速率和模具温度的逐渐增加,球形转角对改善填充不平衡优于直角转角;随着微圆柱孔特征尺寸的增大,直角转角与球形转角对填充不平衡的改善均...     

基于电场驱动微3D打印的大高宽比微模具制造

微模具在微纳制造领域具有广泛应用,为了实现大高宽比微模具的低成本、简单化制作,提出一种基于电场驱动微3D打印及毛细力光刻的微模具制作方法。首先打印多层大高宽比微结构母模板,再将其结构特征转移至聚二甲基硅氧烷(PDMS)凹模具,最后再经过毛细力光刻过程制作大高宽比聚合物微模具。详细阐述了大高宽比微结构母模板的打印原理及聚合物微模具的制作原理,探究了打印工艺参数对微结构母模板形貌的影响规律。使用优化的打印参数制备了高宽比为5的微结构母模板,并复制出相应深宽比的PDMS凹模具。最终由PDMS凹模具复制的聚合物微模具不仅有着更大的高宽比,还可用于金属网格透明电极等元件的批量化制作。     

微注射成型工艺的实验研究

设计了微注射模具的变温系统,加工了通道宽度分别为500μm和100μm的哑铃形微型腔。在此基础上,基于Taguchi实验设计方法进行了成型工艺实验。结合微尺度下熔体充模流动理论及微尺度效应,研究了工艺参数及其交互作用对微结构塑件成型质量的影响规律。实验结果表明,随着微结构塑件特征尺寸的减小,注射压力和模具温度对填充率的影响明显增强;熔体温度对填充率的影响程度有所增加;注射行程对填充率的影响程度有所降低;保压压力和保压时间对填充率的影响相对不明显。     

变模温条件下工艺参数对注射成型微结构充填率的影响

鉴于变模温技术可以改善充填性能的特点,利用Moldflow软件对变模温条件下的微结构制品进行了充填和保压分析,并利用正交实验法研究了工艺参数对塑件微结构充填率的影响。实验结果表明:在变模温条件下,流动速率仍是决定因素,模具温度的影响程度有所提高,模具温度并不是越高越好,而是存在一个最佳值。随着离浇口距离越来越远,熔体温度、加热时间、注射压力和保压时间等因素对微结构充填率的影响程度在渐渐增加。     

微通道内液液两相流压力降的测量和关联

微通道内液液两相流的压力降对系统内部热量和质量传递具有重要影响。针对环己烷-含0.3%SDS(十二烷基硫酸钠)蒸馏水液液两相系统,利用高速摄像仪对2种不同深宽比的矩形截面直管微通道内的液液两相流进行了实时观测和记录,用压差变送器测定了其在弹状流型下的压力降。微通道尺寸(深度×宽度)分别为400μm×600μm,400μm×800μm。结果表明:弹状流型下的压力降随系统各相流率、毛细数、雷诺数、连续相黏度的增加而增加,随两相速度比值的增加而减小,且当毛细数Ca>0.015或雷诺数Re>20时,压力降随着通道截面深宽比的增加而增加。基于实验结果,修正了均相流模型,提出了新的压力降预测关联式,模型计算结果与实验值吻合良好。     

矩形电渗流道中焦耳热效应的数值模拟研究

对玻璃和聚二甲基硅氧烷(PDMS)制成的矩形微流道中电渗流(EOF)的温度场进行了数值模拟研究。焦耳热效应的数学模型包括控制电势场的Poisson-Boltzm ann方程,控制流场的修正Navier-Stokes方程和控制温度场的能量方程。电势场、流场和温度场通过与温度有关的流体属性耦合在一起,将耦合的控制方程简化之后,应用有限元方法完成了矩形电渗流道中温度场的仿真计算。数值模拟结果表明,相同条件下,PDMS制成的微流道中的溶液温度明显高于玻璃制成的微流道中的溶液温度,且尺寸较大的PDMS流道中(h=48μm,b=96μm)的溶液温度明显高于尺寸较小的PDMS流道(h=32μm,b=96μm)中的溶液温度。     

T型微通道内液滴尺寸的实验测定与关联

利用高速摄像仪对不同深宽比的T型微通道内液滴尺寸进行了实验研究。分别采用3种不同尺寸(深度×宽度)的微通道:400 μm×400 μm、400 μm×600 μm、400 μm×800 μm。以环己烷为分散油相,含0.3%表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)的蒸馏水-甘油(质量分数分别为20%、40%、60%)溶液为连续相。考察了弹状流、过渡流和滴状流流型下微通道尺寸、两相流率、物性对液滴尺寸的影响。结果表明:液滴尺寸随微通道深宽比、连续相流率、黏度和毛细数的增加而减小,随分散相流率的增加而增加。用毛细数、两相流量比和通道深宽比对微通道内液滴尺寸进行了关联和预测,预测值与实验结果吻合良好。     

电热变模温注塑模具加热系统优化研究

在电热快速变模温注塑成型中,加热系统的优劣直接影响产品质量。而加热后模具温度的均匀性是衡量加热系统的主要指标之一,它主要与模具结构、加热棒的热流密度有关。在不改变模具结构情况下,仅通过改变各加热棒的热流密度值来提高加热后模具温度的均匀性进而达到优化加热系统的效果。首先建立了电热快速变模温注塑加热阶段的分析模型,对比了相同工艺条件下的实验结果,验证了模拟的正确性。当初始加热棒热流密度相同时,通过提高边缘加热棒的热流密度,改善了模具温度的均匀性。最后假设加热棒热流密度分别呈一次和二次函数分布,模拟分析得到当各加热棒热流密度不均匀时,为保证加热后模具温度均匀的各加热棒热流密度的取值准则。     

超临界流体金属微结构电铸的传质特性

根据超临界CO2流体电铸金属镍的微结构特征,建立深宽比结构的物质离子传质特性模型。利用Matlab软件对其进行求解,考察深宽比对NiOH+,OH-,H+,Ni 2+和SO2-4五种物质离子传质过程的影响规律。结果表明:在深宽比为4时,电铸实施过程中微结构自上而下,NiOH+和OH-的浓度分别增大3倍和15倍,H+的浓度为原来的3.75%,而Ni 2+和SO2-4的浓度仅减小0.005~0.05mol/L。这些参数可为高深宽比超临界单一金属电铸和复合电铸提供科学依据。     

交联聚乙烯滚塑成型加热阶段时温等效性分析

论述了交联聚乙烯(XLPE)滚塑成型模具内,温度随加热设置最高温度和加热时间的变化,及其对制品交联度和冲击强度性能的影响。从动态扫描量热曲线和分段取样观察发现,XLPE滚塑经历预热、熔融、排气、交联、降温、结晶和定型阶段,逐层熔融粘附到模具上的物料随加热时间延长呈现线性增加;XLPE快速交联发生在157~185℃,交联度从7%增加到60%。从实验中物料最高温度和制品性能角度考察,加热温度升高10℃与加热时间延长1 min产生效果几乎相同,这种等效性说明适度提高加热温度可缩短滚塑周期。     

顶空固相微萃取-气相色谱/质谱法(HS-SPME-GC/MS)鉴定火场残留物样品中生物柴油的研究

本文利用顶空固相微萃取-气相色谱质谱法(HS-SPME-GC/MS)对火场残留物样品中的生物柴油进行分析鉴定研究。通过SPME条件的优化、筛选实验和GC/MS分析条件的设立，建立了生物柴油的顶空固相微萃取-气相色谱质谱(HS-SPME-GC/MS)定性分析鉴定方法，其中SPME优化条件为微萃取头：100μm PDMS(红)；加热温度：70℃；加热时间：50 min。实验结果表明该方法是一种简便高效、灵敏准确，分离分析效果好，抗干扰能力强的分析鉴定火场残留物样品中生物柴油的方法。     

冷／热循环模具注塑技术

在注塑生产过程中,模具温度是影响部件质量高低的一个重要因素.一般而言,设置较高的模温通常可获得较高的部件表面质量.热/冷循环模具注塑技术是在注塑循环过程中,利用热循环控制模具温度的一种方法.该技术要求模具表面的加热温度要在塑料的玻璃化转变温度(Tg之上,以利于注塑,然后快速冷却模温,使部件冷固,以便于顶出.     

粉末电热体加热法合成碳化硅晶须的研究

介绍了一种低成本、大批量生产碳化硅晶须的新方法。以炭黑和SiO2微粉为原料、以氯化钴作催化剂、利用粉末电热体加热技术在较低的合成温度1500℃下、较短的合成时间2h内得到了平均直径为0．52μm、平均长度为16μm、生成率达63％(质量分数)的碳化硅晶须。实验结果表明：与常规加热法相比，粉末电热体加热法不但具有设备投资少、制作简单、操作方便的优点，而且碳化硅晶须的合成温度低、时间短、产量大，易于实现规模化生产。     

新型聚醚酮熔体过滤装置的设计与应用

聚醚酮合成反应时产生细小胶体杂质,原料、精制及干燥过程会带入诸如灰尘等杂质,另外熔体挤出造粒中,聚醚酮因长时间塑化和加热产生碳化。这些杂质进入挤出模具中,会造成流道堵塞或制品残缺,不同程度地影响聚醚酮的应用范围。采用挤出机熔融、加压,经熔体泵加压,再经过高目数过滤网,成功实现了聚醚酮熔体的连续过滤。由于产量扩大,原有过滤设备已满足不了生产需要。经过放大原有设备,生产运行表明:由于网片区域空间过大,难控制网片表面的温度。温度过高会使物料出现变性;网片面积大易变形,杂质逃逸,不能实现聚醚酮预定过滤目标。根据已成功实现过滤的经验,设计一种新型过滤装置,采用双柱,每柱双网。过滤条件为:加料速度175 kg/h;挤出机加热温度375℃;出口压力12 MPa;熔体泵出口压力22～40 MPa;过滤网304材质;网块直径200 mm、网区直径180 mm、网孔最小直径5μm;换网次数1次/55分针。测试结果为过滤后杂质粒径小于5μm,纯物料收率91.4%。     

高温碳纤维成型的新工艺

新兴企业RocTool公司已经在Cage系统?工艺上赢得了声誉。现在RocTool正推出其最新补充的3iTech?技术,一种将感应器集成在模具中的新型感应加热工艺。Cage系统因快速加热模具表面而闻名,而3iTech集成内部感应技术则开启了加工复合材料的其他可能性,因为它能够在20℃-400℃的温度下,加工包含碳纤维的热固性和热塑性材料。     

工艺条件对聚碳酸酯微针成型的影响

通过模具上下模板差温的方法,以聚碳酸酯(PC)片材为基板,在热压印过程中制备了聚合物微针,研究了制备过程中,模具上下模板温度、热压印压强、热压印时间等工艺参数对微针平均长度和微结构复制率的影响。结果表明:模具上模板的合理温度(80℃左右)有助于减少压印时间和降温时间;下模板温度对微结构成型具有决定性的作用,只有在下模板温度大于154℃的条件下,才能压印出符合要求的聚合物微针;热压印压强在8～12 MPa的范围内与微针成型效果的关系呈正相关;随着压印时间的增加,微针的平均长度变长,通过控制合理的时间,微针的平均长度基本上能够达到模具上微针的长度,复制率大于95%。