半结晶聚合物注射成型中结晶动力学的数值模拟

对半结晶聚合物注射成型过程及其结晶过程进行偶合模拟,分析了二者的相互影响.具体是在注射成型数值模拟中考虑结晶动力学效应,分别在本构方程、能量方程及材料物性参数方程中引入反映结晶效应的参数;同时在结晶动力学计算中考虑流动诱导效应,从能量的角度提出并使用修正的动力学模型,用材料流动过程的耗散能表征流动对结晶的影响.通过对等规聚丙烯(iPP)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)两种半结晶聚合物注射过程模拟结果的分析比较,证实成型过程具有加速结晶的作用.同时,材料的结晶也对注射成型加工过程,尤其是保压与冷却过程的温度场分布有较大的影响.     

聚合物流动诱导结晶研究进展

在外力作用下,半结晶聚合物的结晶形态、结晶动力学等与静态条件下相比,均发生了较大的变化,并继而影响到成型制品的性能.自上世纪六十年代人们从溶液中发现外力诱导结晶现象以来,相继开展了大量相关的理论和实验研究,提出了一些模型,随着测试手段的改进,流动诱导结晶研究取得了较大的进展,但仍存在许多争议.本文回顾了围绕聚合物流动诱导结晶所开展的工作,重点综述了流动诱导结晶形态变化、分子量及其分布、剪切速率、温度等因素对聚合物结晶动力学的影响,并指出了今后的研究方向.     

注塑成型充填过程中注射速率的优化设计

给出一种塑料注射成型工艺的优化方法 .将充填过程数值模拟和优化算法相结合 ,以获得均匀熔体前沿速度从而减少塑件翘曲变形为目标 ,对充填过程中的注射速率进行优化 .算例表明 ,本文所提出的工艺优化模型及求解算法是有效的     

聚合物气体辅助注射成型制品的形态结构

作为一种由常规注射成型发展起来的聚合物加工技术,气体辅助注射成型具有节约原材料、缩短成型周期以及提高制品性能等优点,已得到广泛的应用.由于气辅成型过程是一个在刚、柔双重约束界面条件下进行的多相复杂体系的多次流动过程,因而其形态结构的形成、发展和演化要远比常规注塑成型复杂.然而在气辅成型的形态结构方面,国内外的研究一直以来开展得较少.近年来,作者在聚合物及其共混物、复合材料气辅成型制品的形态结构方面已开展了广泛的研究工作,本文对这些工作和一些重要结果作了总结,并简要分析了成型过程中剪切场对形态演化的影响,最后对该研究方向的发展趋势作了展望.     

二次注射成型聚丙烯中剪切诱导连接界面的形态演变

研究了剪切作用对二次注射成型聚丙烯连接界面形态演变的影响.利用偏光显微镜研究了连接界面距离浇口不同区域和不同位置的形态差异,探索了连接界面形态的演变规律,通过改变注射压力和注射速度对其加以验证,并通过DSC分析证实了形态结构的差异.研究表明:剪切作用对连接界面形态的影响显著,在高剪切作用下分子链沿流动方向取向程度高,不利于其规整排列并沿垂直界面方向生成横晶;可以通过注射压力和注射速度来控制连接界面的剪切作用,从而得到具有完善横晶结构的连接界面形态.     

多流体多次注射成型HDPE制品的结晶形态

通过自主设计的多流体多次注射成型装置研究二次剪切应力场和复杂温度场对高密度聚乙烯晶体形态发展的影响.用偏光显微镜(PLM)和扫描电子显微镜(SEM)分析了多流体多次注射成型(multi-fluid multi-injection molding,MFMIM)和传统注射成型(conventional injection ...     

剪切流场诱导iPP等温结晶行为的研究

利用流变学方法研究了剪切诱导等规聚丙烯(iPP)的等温结晶行为.在稳态剪切流场作用下,结晶初期的法向压应力和粘度基本为一定值,一定时间后,会出现增大并迅速上升的现象.在高剪切速率下,与粘度相比较,法向压应力突变的时间要早;剪切速率减小,二者趋于一致;当剪切速率很低时,法向压应力的值很小且超出了仪器的量程,只有粘度的值是可信的.针对该现象提出了一种新的结晶速率表征法,即利用法向压应力和粘度二者中较早的突变时间表征结晶诱导时间(ton).诱导应变γ=.γ.ton,q是决定剪切影响结晶行为的一个无量纲参数,可以将不同温度下的结晶诱导时间曲线组合成一条主曲线.     

溶剂诱导聚合物结晶的研究进展

溶剂诱导结晶(SINC)又称为液体诱导结晶,它是结晶性高聚物在溶剂(或包括其蒸汽)作用下,在低于通常Tg下诱导结晶,而在高于通常Tg时能加速结晶的现象。本文主要对溶剂诱导结晶的机理、动力学和形态学进行了讨论。     

尼龙1010非等温结晶动力学过程的计算机模拟

根据Ъорохоъский提出的相似于Avrami方程的近似公式 X =1 -exp[-Z(at) n],采用加权最小二乘法 ,对尼龙 1 0 1 0非等温结晶动力学过程进行了模拟 ,编制了模拟非等温结晶动力学过程的软件。该软件可用于精确处理结晶动力学参数 ,也可用于计算机辅助教学。     

聚左旋乳酸遥爪离聚物的静态结晶及剪切诱导结晶行为

遥爪离聚物体系由于易形成相对均匀的可逆网络,受到高性能材料领域学者的广泛关注。通过引入磺酸根和Na+反离子,设计合成了一种分子链轻微缠结的聚左旋乳酸遥爪离聚物,由于离子聚集的“锚定”作用,其静态结晶动力学显著延迟。通过时温叠加得到的样品线性黏弹准主曲线显示出宽平台和末端松弛延迟的特点,这反映了强缔合的特点。在韦森堡数大于1的剪切流场作用下,该材料表现出剪切增稠和结晶加速行为。研究发现,增稠是剪切诱导结晶引起的,增稠可能发生在两个区域,即在剪切应力稳定之前或者之后,并且增稠发生在剪切应力稳定之后所需的临界功明显更高,这可能与稳定后缔合点连续的解离和再缔合导致的能量损耗相关。     

聚合物熔体冷却阶段结晶行为的多尺度模拟

针对结晶型聚合物熔体冷却过程的结晶行为,建立了偶合宏观温度场与微观结晶形态的多尺度模型.该模型揭示了宏观温度的变化会引起晶核数、晶体生长速率的改变,从而影响微观结晶形态;而微观结晶释放的潜热也将导致宏观温度的改变.为了求解上述多尺度模型,提出了有限体积/像素法偶合的多尺度算法,即在粗网格上采用有限体积法对宏观温度场进行求解,而在细网格上采用像素法对微观结晶形态进行模拟.基于多尺度模型及多尺度算法,文中对二维聚合物熔体模壁等速降温的冷却问题进行了研究,考察了温度、相对结晶度的变化及结晶形态的演化,并比较了不同冷却速率、初始温度对温度、相对结晶度及结晶形态的影响.数值结果表明,冷却速率是影响结晶行为的关键.高冷却速率下,温度平台出现较早,持续较短;结晶过程对应的温度范围较广;且平均晶体直径较小.而初始温度只影响温度平台及结晶行为出现的早晚,与其持续时间几乎无关。     

层状共连续PA6/SEBS体系的结晶取向及其低膨胀化机理研究

研究了注射成型尼龙6/苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(PA6/SEBS)体系中微结构形态,SEBS含量,PA6结晶取向对线膨胀系数(CLTE)的影响.研究表明,当SEBS含量超过20wt%,PA6/SEBS注射成型体系形成层状共连续结构时,可以明显地降低流动方向的热膨胀系数.TEM和WAXD分析表明,该层状共连续结构中不仅SEBS微层取向,而且大多数PA6片晶垂直于SEBS微层生长,其中晶胞b轴(PA6分子链)倾向于沿流动方向取向.程序升温WAXD研究表明,PA6/SEBS(60/40)体系中各晶轴的线膨胀系数差别很大,其中晶胞b轴为-5.8×10-5K-1.具有负膨胀系数的晶胞b轴沿着流动方向取向可能是除层状共连续结构效应以外导致材料低膨胀化的第二种驱动力.