动态保压注射成型HDPE/Nano-OMMT复合材料的结构与性能

聚合物/黏土纳米复合材料是近几年聚合物材料改性的热点。为了进一步理解复合材料性能与结构的关系,利用自行研制的动态保压装置,借助WAXD、DSC、SEM等测试方法,研究了高密度聚乙烯(HDPE)/纳米有机蒙脱土(nano-OMMT)复合材料的结构与性能。结果表明,动态保压使OMMT纳米粒子在基体中的分散性提高,并形成插层结构。与此同时,动态剪切力场使HDPE/nano-OMMT复合材料的HDPE基体结构形态亦发生变化,试样中生成串晶结构,相比常规注塑试样,动态保压试样结晶度最大提高15%,结晶形态的变化和结晶度的提高均有利于HDPE/nano-OMMT复合材料强度的提高。力学性能试验显示,拉伸强度和冲击强度同时得到提高,HDPE/nano-OMMT复合试样的拉伸强度最大提高了119%,冲击强度最大提高430%。     

动态保压注塑技术对PP/OMMT纳米复合材料体系的影响

采用自行研制的高压振动注塑装置,在保压过程中对聚合物熔体施加低频振动,成型聚丙烯(PP)/有机蒙脱土(OMMT)纳米复合材料制件。对样品进行了力学性能测试,并通过差示扫描量热仪(DSC)、广角X射线衍射仪(WAXD)、扫描电子显微镜(SEM)分析制件的内部聚集态结构。结果表明:在振动场的强烈作用下,复合材料的内部聚集态结构明显变化,蒙脱土在基体中的分散性得到有效改善,复合材料的力学性能得到提高,制件沿剪切流动方向的冲击强度比纯PP制件提高了740%。     

我国动态保压注塑技术的研究进展

根据国内近20年公开发表的文献,按照时间脉络顺序综述了我国动态保压注塑技术的研究进展情况。首先简要介绍了动态保压注塑装置,然后主要论述了1995年至今我国在动态保压注塑技术改性高密度聚乙烯、聚丙烯等塑料及其共混物或复合材料方面的研究进展情况。     

基于空调面板收缩优化的分段保压曲线研究

以空调面板为研究对象,制品顶出时体积收缩率为质量指标,在等效保压压力及保压时间下,比较了恒定保压与分段保压方案对制品质量的影响;并结合Taguchi实验设计方法进行CAE模拟实验,通过实验数据进行极差分析,研究了3段保压方案中各段压力大小及保压时间对制品质量的影响.结果表明,3段递减保压方案在降低制品顶出时体积收缩率方面最为有效,第1段保压压力和保压时间对体积收缩率的影响最显著.当3段保压压力依次为85,70,55 MPa,且3段保压时间依次为1,3,2 s时,制品顶出时的体积收缩率比恒定保压降低了37.46％.     

脉动压力诱导保压过程中的模腔压力响应

利用自行研制的脉动压力诱导注塑成型装置成功地将脉动变化的压力引入到塑料注塑成型的保压过程中。在该装置上用低密度聚乙烯进行实验,结果表明:保压过程中模腔压力、模腔压力差随保压时间脉动变化,模腔压力差周期性的变化并出现负压,脉动的变化有利于提高保压补缩效果,提高了制品质量。     

氯化丁基橡胶高压气保压性能研究

本文通过高压空气及氦气的气保压试验来研究氯化丁基橡胶的长期保压性能,获得了氯化丁基橡胶在高压状态下两种保压介质的气密性能数据。试验数据表明,气瓶在短期保压时间内,保压气体重量与时间近似线性关系。在长期保压时间内,气体的压降与保压时间呈非线性关系,气瓶在保压初期的透气率较大,随保压时间的加长,气瓶的透气率呈快速减小趋势。     

振动力场下动态硫化PP/EPDM共混物结构与性能研究

采用三螺杆电磁动态反应挤出机制备动态硫化聚丙烯/三元乙丙橡胶(PP/EPDM)共混物,研究了在振幅A=0.55mm下,不同振频对PP/EPDM共混物力学性能、玻璃化转变温度(Tg)、相容性及微观形貌的影响。结果表明:随着振频的提高,共混体系的拉伸性能及两组分的Tg均有提高;在振频为15Hz时,共混物的拉伸性能出现最大值,而EPDM组分的Tg提高的最为显著,由稳态的-16.49℃升高到-2.99℃;随着振频的提高,共混体系的相容性有显著改善,橡胶相粒径更小、更均匀地分布在PP相中。     

流动场下等规聚丙烯/无规聚丙烯共混材料结构与性能研究

通过动态保压注塑技术制备了不同无规聚丙烯(aPP)含量的等规聚丙烯(iPP)/无规聚丙烯共混试样,测试了这些试样的力学性能,并采用二维广角X射线衍射(2D-WAXD),二维小角X射线散射(2D-SAXS)和扫描电镜(SEM)研究了共混物中iPP分子链取向、晶体取向和晶体形态。结果表明,动态保压注塑条件下,aPP质量分数为20%的试样具有最均衡的强度与延展性,并能最大程度地利用通常被当作工业废弃物的aPP,拉伸强度为44.5MPa,断裂能为27.6 MJ/m3,这是由于aPP作为弹性体改善了iPP的延展性和韧性,同时流动场下形成了大量高度取向的串晶结构,提高了试样的强度。     

共混体系HDPE/m-LLDPE在动态保压注射成型中增强增韧的研究

在动态保压注塑成型技术提供的单方向往复剪切应力场作用下,制备了HDPE／m-LLDPE增强增韧试样,探讨了增强增韧效果与工艺条件的关系。发现加人适量m-LLDPE后的HDPE经过动态保压注射成型,可以明显提高HDPE／m-LLDPE试样的拉伸强度和冲击强度,拉伸强度提高了4倍以上,而冲击强度提高了近2倍,从而达到了增强又增韧的效果。     

动态保压注射成型技术对PA6/EPDM-g-MA 共混物相形态与力学性能的影响

采用动态保压注塑成型技术来控制分散相相形态和橡胶粒子在基体中的取向排列.纯尼龙,动态样与静态样具有相同的冲击强度.在加入橡胶后,动态样与静态样的冲击强度变化趋势基本一致,在橡胶含量为20%t时,体系完成脆韧转变冲击强度达到最大,在橡胶含量为30%和40%时冲击强度又下降.但与静态样相比,当橡胶含量为10%t时,动态样与静态样的冲击强度一致,而当橡胶含量超过10%时,动态样的冲击强度较静态样高.结合平行于熔体流动方向的SEM照片,在橡胶含量为10%时,动态样中的橡胶粒子与静态样一样并未被拉长与取向,而在橡胶含量超过10%时,动态样剪切层中的橡胶粒子被拉长且沿熔体流动方向取向.实验表明,在改善共混物界面相容性的基础上,适当的低剪切应力场能进一步提高橡胶分散相对冲击强度的贡献.     

HDPE微注射成型过程非等温动态结晶模拟

采用布拉本德实验仪模拟微注射成型过程,研究结晶型聚合物微注射成型过程的剪切诱导结晶。结果表明,其他工艺参数不变时,当班伯里转子转速从40r／min增加到80r／min,试样的结晶度从74．43％增大到84．36％,结晶度随着剪切速率的增加而增大,剪切速率促进剪切诱导结晶的形成;当熔体初始温度从145℃升至185℃时,试样结晶度从74．96%增大到79．43％,结晶度随着熔体初始温度的上升而增大;当剪切时间从10min增加到20min时,试样结晶度从77．48％增大到80．17％,结晶度随着剪切时间的增加而增大,剪切作用可以促进结晶。比较动态与静态DSC的实验结果,动态结晶度（79．43％）高于静态结晶度（77．48％）。在同样的热历史影响下,剪切等外力场作用会促进HDPE的结晶过程。将上述结晶过程的研究结果应用于微注射成型生产实际,可从结晶度的角度来优化微注射成型熔体温度、注射压力和注射速率等工艺参数,提高成型零件的质量。     

Mechanical Properties and Crystal Structure of HDPE Induced by Small Amount of High-molecular-weight and Low-molecular-weight Polyethylene under Shear Stress Produced by Dynamic Packing Injection Molding

In order to better understand the effect of small amount of both high-molecular-weight polyethylene (HMWPE) and low-molecular-weight polyethylene (LMWPE) on the mechanical properties and crystal morphology under the shear stress field, the dynamic packing injection molding (DPIM) was used to prepare the oriented pure polyethylene samples and its blends ones with different contents of HMWPE and LMWPE. The experiment substantiated that the further improvement of tensile strength and impact stength along the flow direction (MD) of HDPE/HMWPE/LMWPE samples was achieved, while the tensile strength along the transverse direction (TD) still substantially exceeded that of conventional molding. When the contents of HMWPE and LMWPE were respectively 8% in blends, the tensile strength in both flow and transverse directions of the samples were highly enhanced, with improvements from 27.75 MPa to 115.43 MPa (about 316%), in MD and from 23MPa to 32.74 MPa (about 42.34%), in TD; besides the impact strength was improved from 21.55 KJ/m² to 72.6 KJ/m² (about 236.89%), in MD but decreased from 17 KJ/m² to 6.92 KJ/m² in TD. The obtained samples were characterized via DSC, WAXD and SEM. For HDPE/HMWPE/LMWPE, the shish-kebab structure which is composed of stretched chains (shish) and lamellae (kebab) was seen in the oriented region of DPIM samples and the spherulites existed in the oriented region of SPIM samples. Furthermore, the appropriate amount HMWPE and LMWPE (about 8%, respectively) blended into mixture can improve the thickness and the length of lamellae, and the degree of crystallinity in shear region by DPIM which were approved by DSC and SEM, at the same time, it can also enhance the intensity of orientation of lamellae in shear region confirmed by SEM and WAXD. The reason of improvement of mechanical properties is the existence of these thicker, longer and more orientated lamellae in shear region.     

Particle Packing in Ceramic Injection Molding

The shrinkage of ceramic injection molding suspensions caused by pyrolytic removal of the organic vehicle was measured for initial ceramic volume fractions from 0.48 to 0.64. Shrinkage was inversely related to initial ceramic volume fraction V , and maximum volume fraction after pyrolysis V *,_max was 0.65. The factors which restrict shrinkage are discussed. The maximum volume fraction, obtained from semiempirical equations relating the viscosity of suspensions to volume fraction of powder ( V _max) was 0.73 to 0.76. Both the viscosity of the suspensions and the shrinkage on removal of the organic vehicle can be interpreted in terms of a free volume of fluid over and above that needed to fill interstices between contacting particles. Thermomechanical measurements also show that the free-volume concept helps to interpret the transition from fluid to quasi-solid properties as the organic vehicle is removed by pyrolysis from a molded body.     

高密度聚乙烯振动注射试样的结构与性能

为了研究高密度聚乙烯振动注射试样的晶体结构与性能．研制并采用压力振动装置进行振动注射实验一通过振动，高密度聚乙烯由常规注射试样的典型球晶结构转变为明显取向的片晶结构，在不同的振动条件下，片晶的尺寸和取向度都不同。振动试样的拉伸强度随振动频率和振动压力的提高而提高，最大增幅为41.0％。断裂伸长率随振动压力的增高而下降，随振动频率的增高开始时下降，然后开始回升。     

注塑成型保压阶段的分析

本文主要研究二维矩形模腔的非等温、可压缩无定形聚合物的保压阶段。流体是广义牛顿型的，可压缩行为服从Ｔａｉｔ的ｐ—ｖ—Ｔ状态方程。本文在展示保压阶段速度、压力的分布，密度沿着厚度方向的变化的基础上，讨论了保压阶段压力和密度的分布对最终产品的内应力、收缩和翘曲的影响。研究结果表明，保压阶段是注塑成型过程中一个非常复杂的阶段，其压力、温度、速度、密度的变化强烈地依赖于熔体的粘度和模腔的边界条件     

全程动态注射对无规非晶型PS制品聚集态结构与性能影响的研究

在实际生产的条件下,在振频0~12Hz,振幅0~0.30mm的范围内系统地研究了振动参数的变化对无规非晶型聚合物PS(GPPS)宏观力学性能和聚集态结构的影响规律。根据所获得的宏观和微观信息,总结了无规非晶型PS制品的力学性能对于振动参数变化的响应规律,并首次提出了一个较为直观的“分子链双重交织取向”物理结构模型,阐述了振动参数、聚集态结构和宏观力学性能三者间的联系,对典型无规非晶型高聚物性能与振动力场间响应变化规律的结构原因进行了较为深入的探索及合理的解释。     

塑料注射成型保压过程数学描述

在对塑料注射成型中保压过程进行深入分析的基础上,提出了合理的假设并进行了必要的简化,利用连续介质力学的基本方程导出了可压缩、非牛顿粘性流体在模具型腔中非等温流动的控制方程,选用了恰当的材料性质模型,建立了可对保压过程进行数值模拟的数学模型。