超声振动作用下的聚合物塑化机理研究.pdf

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1、塑料工业第40卷第10期·66·CHINAPLASTICSINDUSTRY2012年10月超声振动作用下的聚合物塑化机理研究水吴诗仁，温彤，雷帆(重庆大学材料科学及工程学院，重庆400044)摘要：利用理论并结合实验对超声振动作用下聚合物的塑化进行了研究，探讨了超声波熔融塑化中的摩擦热效应和超声空化效应，并采用数值分析方法研究了不同参数对超声波空化效应的影响。结果表明：低频及较高声压幅值有利于空化效应的发生。利用自制的超声振动塑化装置，实验研究了不同声压幅值对超声振动成型塑料制件质量的影响，进一步验证了空化效应在聚合物超声波熔融塑化的主导作用。关键词：超声振动；熔融塑化；机理中

2、图分类号：TQ320．669文献标识码：A文章编号：1005—5770(2012)10—0066—04StudyonPlasticizingMechanismofPolymerunderUltrasonicVibrationWUShiren．WENTong。LEIFan(SchoolofMaterialsScienceandEngineering，ChongqingUniversity，Chongqing400044，China)Abstract：Plasticizingofpolymerunderultrasonicvibrationwasstudiedincombinati

3、onwiththeoryandexperiment，frictionheatingeffectandultrasoniccavitationseffectinultrasonicmehingplasticizationweredis—Cussed，andeffectsofdifferentparametersontheultrasoniccavitationseffectwasstudiedbythenumericala—nalysismethod．Theresultsshowedthatthelowerfrequencyandthehigheracousticpressure

4、amplitudewerebeneficialtotheoccurrenceofcavitationseffect．Effectsofdifferentacousticpressureamplitudesonthequali—tiesofpolymerpartsmoldedunderultrasonicvibrationwasstudiedwithaself-madeplasticpartsultrasonicvi—brationmoldingdevice，whichfurtherverifiedtheleadingroleofcavitationseffectinpolyme

5、rultrasonicplasti—cization．Keywords：UltrasonicVibration；MeltingPlasticization；Mechanism迄今为止，超声振动已在材料成型与加工领域形擦热效应和超声空化效应，并采用数值分析方法及物成了独特的应用。例如，超声波塑料或金属薄板焊理实验研究不同参数对超声波空化效应的影响。接、铸造过程的振动凝固，以及硬质材料振动切削加1塑料超声波熔融塑化机理探讨工、粉体振动压制等¨。在高分子材料领域，振超声波振动对塑料的熔融塑化模型如图1所示。动目前主要应用于“改性”和“成型”两方面，如压头端面和周围的塑料固体颗粒在超声

6、振动作用下，硫化、混炼、挤出、焊接以及注射等。近年来，相互之间剧烈摩擦熔融产生熔膜，随着熔融过程的继将振动、特别是超声振动应用于塑料注射乃至微注射续，压头端面附近的固体颗粒全部熔融并形成一个圆成型过程，以提高熔体流动性和填充能力、改善制件柱形熔池，在超声振动和塑化压力的双重作用下，熔的物理与化学特性，逐渐得到关注和研究。迄今，虽池以压头为中心，向周围延伸，直至塑料颗粒全部熔然国内外研究者在超声波作用于聚合物熔体的影响效融。笔者通过深入分析研究塑料超声波熔融塑化过果及其作用机理方面做了一些实验和理论研究，但针程，发现其是摩擦热效应和超声空化效应共同作用，对聚合物超声波熔融塑化的本

7、质机理还没有统一的使超声波的机械能转化为热能，作用于塑料颗粒内说法1】。部。摩擦热效应主要发生在聚合物超声波熔融塑化的本文利用理论并结合实验对超声振动作用下聚合开始阶段，是交变应力作用聚合物颗粒的结果；空化物的塑化进行了研究，探讨了超声波熔融塑化中的摩效应则作用于聚合物超声波熔融塑化整个阶段，与超重庆市自然科学基金资助项目(CSTC2009BB4186)作者简介：吴诗仁，男，1988年生，硕士，主要研究方向为超声波振动成型。wusr280@163．corn第40卷第lO期吴诗仁，等：超声振动