聚乙烯单聚合物复合材料的注射成型工艺研究.pdf

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1、聚乙烯单聚合物复合材料的注射成型工艺研究王遂2015年1月中图分类号：TQ316.6+2UDC分类号：678聚乙烯单聚合物复合材料的注射成型工艺研究作者姓名王遂学院名称化工与环境学院指导教师彭炯答辩委员会主席周智明教授申请学位工学硕士学科专业化学工程与技术学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月StudyontheInjectionMouldingofPolyethyleneSinglePolymerCompositesCandidateName：SuiWangSchoolorDepartment:ChemicalEngi

2、neering&EnvironmentFacultyMentor:JiongPengChair,ThesisCommittee：Prof.ZhimingZhouDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：ChemicalEngineering&TechnologyDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，

3、文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要单聚合物复合材料克服了传统热塑性复合材料的缺点，具有产品密度小、界面粘结性好、回收利用简单三大优点。针对以往热压法制备单聚合物复合材料存在的缺点，本文选用低密度聚乙烯为基体，超高分子量聚乙烯纤维作为增强体，采用注射成型工艺制备了聚乙烯单聚合物复合材料

4、，制备的聚乙烯单聚合物复合材料的力学性能明显高于未增强的聚乙烯制品。比较了不同工艺条件对纤维/基体界面结晶结构的影响。结果表明：在125和135℃引入纤维，复合材料的界面有横晶产生，温度过低或过高都不利于界面横晶的产生；剪切作用有利于横晶的生成，在拉动情况下引入纤维则界面出现横晶，静态引入纤维则界面不出现横晶；向基体中静态引入两根纤维丝，发现一根纤维丝的界面出现横晶，另一根纤维丝的界面没有产生横晶。采用注射成型工艺制备了聚乙烯单聚合物复合材料，制备的聚乙烯单聚合物复合2材料的弯曲强度和抗冲击强度分别可以达到12.66MPa和94.8

5、3kJ/m，分别比相同条件下未增强的聚乙烯制品提高了38.21%和63.95%。且注射温度、注射压力、注射速度、保压时间等工艺条件对聚乙烯单聚合物复合材料的弯曲性能和抗冲击性能都有各自不同的影响。使用Moldflow软件数值模拟了聚乙烯单聚合物复合材料的注射成型过程，研究了注射温度、注射时间、保压时间对成型制品体积收缩率和翘曲变形的影响以及型腔内的温度分布。结果表明：随着注射温度的升高，成型制品的体积收缩率和翘曲变形量逐渐增大；随着注射时间的延长，成型制品的体积收缩率逐渐减小，翘曲变形量逐渐增大；随着保压时间的延长，成型制品的体积收

6、缩率先减小然后保持不变，翘曲变形量逐渐减小。型腔内距离型腔壁越远的位置熔体温度越高，且型腔中心位置的熔体温度要略高于注射温度。关键词：单聚合物复合材料；聚乙烯；注射成型；界面结构；力学性能；数值模拟I北京理工大学硕士学位论文AbstractSinglepolymercomposites(SPCs)overcomethedisadvantagesoftraditionalthermoplasticcomposites.Comparedwiththetraditionalcomposites,SPCshavelowerdensity,b

7、etterinterfacialbondingandeasierrecyclability.Polyethylene(PE)SPCswerepreparedbyinjectionmouldingtechnology.Lowdensitypolyethylene(LDPE)andultra-highmolecularweightpolyethylene(UHMWPE)fiberwereselectedasthematrixandreinforcementrespectively.ThemechanicalpropertiesofPES

8、PCsweresignificantlyhigherthanthoseofpurePEproducts.Theeffectofdifferentprocessconditionsonthecrystallizationstructur