聚丙烯_聚酰胺6共混材料的水辅助注射成型工艺—形态—性能研究

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1、分类号______________________________密级______________________________ＵＤＣ______________________________编号______________________________硕士学位论文聚丙烯/聚酰胺6共混材料的水辅助注射成型工艺-形态-性能研究学位申请人：潘俊宇学科专业：机械工程指导教师：匡唐清教授答辩日期：独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获

2、得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人签名_______________日期____________关于论文使用授权的说明本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定，本论文无保密内容。学生本人签名日期校内导师签名日期校外导师签名日期摘要聚丙烯/聚酰胺6共混材料的水辅助注射成型工艺-形态-性能研究摘要水辅助注射成型技术

3、（WaterAssistedInjectionMolding，WAIM）是一种利用高压水穿透塑料熔体成型中空制件的生产工艺。共混材料的WAIM技术具有在保证产品质量的同时减轻重量、缩短成型周期、节能环保等优势，发展应用前景广阔。但目前国内外对该技术的研究不多，其成型过程和机理研究还不够透彻。本文基于已有WAIM实验平台，采用了实验结合理论的方法研究了聚丙烯（Polypropylene，PP）和聚酰胺6（又名尼龙6，Polyamide6，PA6）共混材料WAIM成型过程中分散相含量和主要工艺参数对其成型管件的残余壁厚、表观质量及力学性能的影响，并通过观测其微观形态（相形态、结晶形态及分布

4、和结晶度）探究了工艺参数、分散相含量——微观形态——力学性能之间的关系。最后借助计算机仿真技术获得PP/PA6共混材料WAIM过程中的速度场、温度场、压力场等流场分布，揭示了PP/PA6的WAIM成型过程和成型机理。主要工作如下：1)简要介绍了水辅助注射成型技术和共混材料应用的背景、优缺点、研究现状和技术原理，并确立了本文研究方向。2)利用双螺杆挤出机制备了分散相（PA6）质量百分比为10%、20%、30%和40%的PP/PA6共混材料，并测定了相关的流变属性和热属性。3)采用正交实验和单因素实验的方法分别研究了熔体温度、模具温度、射胶压力、注水压力、注水延迟时间等工艺参数和PA6含量

5、对PP/PA6共混材料的WAIM管件壁厚及表观质量的影响。研究发现：工艺参数对塑件残余壁厚的影响从大到小依次是注水延迟时间、熔体温度、模具温度、注水压力和射胶压力；随着熔体温度、模具温度和注水压力的增加，塑件残余壁厚逐渐减小；随着注水延迟时间的增加，塑件残余壁厚逐渐增大。在相同工艺参数下，随着PA6含量增加，WAIM管件残余壁厚逐渐减小，但PA6含量增加到40%后壁厚突然增大。4)研究了工艺参数和PA6含量对PP/PA6共混材料WAIM管件拉伸强度的影响。实验发现熔体温度对拉伸强度影响最大，其次是模具温度，然后是注水压力和注水延迟时间，射胶压力对拉伸强度几乎没有影响；随着PA6含量的增

6、加，WAIM管件拉伸强度和断裂伸长率逐步减小，而当PA6含量达到40%时，其拉伸强度和断裂收缩率突然增加。5)应用扫描电子显微镜（SEM）、偏光显微镜（POM）和差示热扫描量热仪（DSC）分别观测了不同工艺参数下拉伸强度最大和最小的试样以及不同PA6含量下的试样的I摘要相形态、结晶形态及分布和结晶度，以此研究工艺参数和PA6含量对PP/PA6共混材料WAIM管件微观形态的影响，以及微观形态与力学性能的关系。相形态观测结果显示：分散相PA6在剪切场的作用下在外层和内层呈长条状或长片状，而在中间层呈椭球状；外层分散相长厚比大于内层分散相的长厚比；随PA6含量增加各层分散相有聚集长大的趋势，

7、其尺寸和长厚比都逐渐增大；长条状的PA6相有利于提高拉伸强度；而长片状的PA6相对基体有割裂作用，对拉伸强度有削弱作用；较高的熔体温度和PA6含量都使分散相有长大聚集甚至形成连续相的趋势。结晶形态及分布的观测结果显示：管件壁厚外层和内层都有形成致密的结晶区，晶体尺寸很小，而中间层晶体相对更粗大；内外层晶体在剪切作用下都有沿流动方向排列的趋势；随PA6含量增加，晶体有长大的趋势，但当PA6含量达到一定值（30%）以后，晶体长大不明显。结晶度测试结