振动注射成型对聚合物性能影响的研究进展.pdf

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1、吴显，等：振动注射成型对聚合物性能影响的研究进展93振动注射成型对聚合物性能影响的研究进展吴显郭超钱心远刘方辉高雪琴张杰(四川大学高分子科学与工程学院，高分子材料工程国家重点实验室，成都610065)摘要介绍了振动注射对聚合物流变行为、凝聚态结构及其制品性能的影响。指出振动注射可改善聚合物熔体的流动性，控制聚合物的结晶和取向，可提高制品的性能，振动注射可实现聚合物的自增强增韧。关键词振动注射结晶形态流变行为力学性能聚合物振动注射成型技术是塑料加工成型新方法之一。而下降的幅度较小。平均压力不同，振动对聚合物粘度的影振

2、动注射成型技术是将振动技术(如电、磁、声波、超声波、微响不同。由于振动作用的强弱与振动的频率和振幅有关，因波)与常规注射成型方法结合起来，即在供料设备、流道或模而，振动的频率和振幅对聚合物熔体的表观粘度有重要影具型腔使用振动装置对聚合物及其熔体施加振动的一种全响。新的注射成型技术。其目的在于把振动引入模腔中，使模腔增加振动频率有利于聚合物熔体流变性能的改善，随着内聚合物熔体产生振动剪切流动。通过振动剪切取向和诱振动频率的增加，表观粘度在不同的温度下都呈现明显的降导作用，影响熔体成型时的流动状态和凝聚态结构转变过低。

3、振动频率对表观粘度的影响存在最佳的振动频率，超过程，生产出传统注射成型工艺无法得到的高强度、高性能的最佳频率，频率的增加对流变性能的影响不大。LiYoubing注塑制品。等发现在最佳振动频率0．70Hz下，高密度聚乙烯振动注射技术具有以下特点：①振动可降低聚合物熔体(HDPE)、聚丙烯(PP)和(丙烯腈／丁-,~／苯乙烯)共聚物的粘度，改善聚合物熔体的流动性，这将有利于高粘度聚合(ABS)熔体的表观粘度最大降低幅度分别为48．9％、物的加工和成型薄壁制品。②通过降低聚合物熔体的粘度82．9％和66．7％。在一定的振

4、动频率下，压力振幅的增加可降低加工温度或压力，这有利于加工易分解的聚合物。③可以大幅度降低熔体的表观粘度。当压力振幅为29．7MPa振动可控制聚合物熔体的凝聚态结构，主要是控制聚合物的时，HDPE、PP和ABS熔体表观粘度最大的降低幅度分别为结晶和取向，进而控制和改善制品的力学性能、光学性能和99．O％、99．O％和94．3％。热性能等。④振动可以均化和增大材料的密度，消除聚合物振动对聚合物熔体流变性能的影响还与温度有关，在较制品由于熔体流动前沿破碎、不平衡流动、内应力不均匀和低的聚合物熔体温度下，流变性能改变比较

5、明显。由于低温时分子链段活性较小，缠结较紧密，粘度较高，当施加振动时结晶成核速度不均匀等造成的制品加工缺陷如熔接痕、凹陷、气孔、翘曲等J。解缠、取向效果明显，而回复的可能性又小，因此粘度降低明显；高温时则由于分子链段活性较大，缠结较松弛，粘度较1振动注射对聚合物流变行为的影响低，当施加振动时解缠、取向效果相对不明显，而回复的可能I．1振动注射对聚合物粘度的影响性又较大，因此粘度降低较小。振动极大地降低了聚合物的表观粘度，对不同聚合物影ZengGuangsheng等提出了聚合物熔体在振动力场下响的强弱不同。振动对半晶

6、态聚合物表观粘度的改变比对的分子运动模型，通过计算和实验验证了该模型，熔体的表非晶态聚合物的改变大。观粘度会随着振动频率和振幅的增加而减小。按照高分子缠结学说，聚合物中的高分子链是采取无规刘跃军等一’在自行设计的恒速型毛细管动态流变装线团构象，且分子线团之间是无规缠结的。在聚合物熔体置上，对聚合物熔体进行动态挤出实验。借助已建立的振动中，高分子链之间的这种缠结是不断发生、不断消失的，分子力场下聚合物熔体流变行为的表征公式，分别计算振动力场链之间的“缠结”和“解缠”是共存的一对矛盾，在一定的条下聚合物熔体在毛细管壁处

7、的剪切应力、剪切速率、表观粘件下处于动态的热平衡状态。在振动场中，聚合物熔体振动度和第一法向应力差。结果表明，与稳态挤出时相比，引入的作用有利于阻碍缠结的形成和增强解缠的能力。振动的振动力场后，压力、表观粘度均显著降低：相同振幅下，表观这种作用通过聚合物熔体的流变特性表现出来就是表观粘粘度随振动频率的增加呈近似线性减小趋势，而压力随振动度下降，流动性能增强。当然，聚合物熔体粘度的下降也不频率的增加呈非线性减小趋势，且在低频段减小幅度较大；是无限的，当粘度随频率的增加而下降到一定程度时其下降的速率就变得缓慢，形成了粘

8、度一频率曲线的平坦区。振动对聚合物熔体的影响因温度和压力的不同而不同。当温度·国家自然科学基金资助项目(50873072、50803038)、国家重点较低时，聚合物熔体粘度较大，表观粘度随振动频率增加而实验室专项经费联合资助项目下降的幅度较大；当温度较高时，表观粘度随振动频率增加收稿日期：2010—02-23工程塑料应用2010年，第38卷，第4期相同频率下