探究聚合物注射成型冷却过程中温度场的研究

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1、pJI『大学硕士学位论文题目显盒塑洼盟盛型捡塑过猩主显廑扬的砑究作者自主完成日期2Q立2生5旦鱼目指导教师盟堕蓥——专授予学位日期生旦聚合物注射成型冷却过程中温度场的研究化学工程专业硕士研究生白宇指导教师付晓蓉副教授摘要共混物注塑成型的冷却过程在整个注塑过程是相当重要的部分，冷却时间的长短直接影响到塑件生产的效率和表面质量。不仅如此，聚合物在冷却过程所经历的温度场还影响到其结晶过程，从而影响到最终制品的物理机械性能。因此，研究结晶型聚合物在注射冷却过程中温度分布的规律及其计算方法，使之用于描述实际注射成型过程的传热特性，为充分认识聚

2、合物材料的相态在成型过程中的形成规律提供有力的依据，对于深入了解结晶型高聚物结晶性能和微观相态非常重要，在实际生产和科学研究中都具有非常重要的意义。本文对结晶型聚合物共混物(壬Ⅱ)PE_PP体系)的热力学参数进行了研究。分别用不同的实验表征手段测定了不同质量比下高密度聚乙烯(皿PE)和聚丙烯(PP)共混物的相变潜热、结晶温度范围、密度；归纳出相变潜热、密度与共混物质量比的关系式。并且在注射冷却过程温度分布的实验值与数学模型理论值的比较下，验证了归纳出的共混物热力学参数关系式的正确性。．本文首先研究了单一结晶型塑料在注射冷却过程中的传

3、热问题，提出了有限厚度平板的冷却的三个阶段的模型，使用精确积分解法得到了相应的温度分布表达式。对单一物料HDPE和PP进行了注射冷却实验，在注塑过程中用数据采集器对物料注塑冷却过程中的温度分布进行了数据采集，将采集到的数据与精确积分解算出的数据进行比较和误差分析，得出结论：在该方法下实验值和理论值的吻合度很好，因此验证了该数学模型的正确性。本文还研究了高聚物共混物体系(高密度聚乙烯与聚丙烯)在注射冷却过程中的传熟问题。对共混物体系采用了改进焓法，引入热焓表达式，建立了分别描述熔体、固体及固液相界面的数学模型，方程中引入热焓E和参数T

4、’后，将带耦合条件的热传导方程转变为非线性抛物型方程，有限差分离散后，用Matlab数学软件获得了共混物的注射冷却过程的温度场，最后将得到的理论结果与采集数据进行比较，验证了数学模型的正确性以及所归纳出的求解结晶型聚合物共混物热力学参数公式的适用性。为以后工业上对注射成型工艺条件的改进奠定了一定的基础。关键词：结晶型塑料注射成型热传导冷却共混热力学参数HeatTransferinInjecfionMoldingofCrystallinePlasticsMajorChemicalEngineeringPostgraduateYuBai

5、Supervisor：Pro．Xiao-rongFuAbstract：Heattransferisoneofthemostimportantstagesin埘ectionmoldingprocess，becausethematerialphysicalproperties，surfacequalityandalsothedemoldingtimealelargelydependentonthermalchangeinthemold．Notmanyexactsolutionscallbefoundfortheseheattransfe

6、rproblemsduetotheinherentnonlinearitiespresent．Itisverynecessarytofmdamathematicalmodelforthe确ectionmoldingofcrystallineplastics．ThismathematicalmodelcouldhelpUStoknowthecoolingprocessofpl勰丘csproductininjectionmolding,optimizethetechnologyofinjectionmoldingCAD(computer

7、aideddesign)andestablishfeasibleprocessingconditions．Areviewofpolymerblendsandtheresearchoncoolingprogd嚣sofinjectionmoldingispresented．Someequationsoflinearefoundtobesufficientlyadaptabletothethermodynamicparametezs．Thethermodynamicparametersincludedthermalconductivity

8、,heatcapacity,density,latentheatofcrystallizationandcrystallizationtemperature．High-densitypolyethylene(HDPE)andpolyp