热塑性塑料流变性新型测定方法研究

【摘要】本文基于注射机、模具调温机、阿基米德螺旋槽模具、模具内置压力传感器以及CAE分析软件MOLDFLOW，借助数据采集系统在塑料熔体注射过程中获得时间压力曲线，分析塑料熔体在阿基米德螺旋线模具中的流变机理。开发了一种新型的评价热塑性塑料流变学特性的方法。首先，本文分别以PP、HDPE热塑性塑料为例，在注塑机上阿基米德螺旋槽模具中进行了充填实验，探讨了热塑性塑料熔体在不同厚度的阿基米德螺旋型腔中的充填长度与注射压力、模具温度、塑料种类及其流变性等因素的关系。研究表明，该PP塑料注射温度在205℃~220℃范围内为宜；充填长度随着熔体受到的真实压力变化而变化；充填长度受模具型腔厚度影响很大，随着厚度的增加，充填长度随注射压力变化的斜率更大，但随着型腔厚度的进一步增加，充填长度增加速度有所下降。模具表面温度对充填长度的影响不大；成型系数K′可以综合反映某种熔体在特定条件下的流动性，K′值越高，说明塑料流动性越好。其次，分析了螺旋槽模具中传感器之间充填时间差与压力差影响因素，计算了体积流量并分析了凝固层厚度对流量影响，获得了熔体表观剪切速率和表观剪切粘度。研究表明，熔体温度越高在螺旋模具中有更短的充填时间，充填速度加快的同时降低了模具型腔充填时间差与压力差；有必要根据凝固层的厚度对熔体充填过程中的体积流量进行修正，凝固层会占据熔体充填的通道，因为即使凝固层厚度较小，也会对熔体体积流量结果产生较大的影响；最后，建立了表观剪切速率和表观剪切粘度计算方程并从CAE模拟分析和旋转流变仪测试两方面对本文所述测定熔体流变性的方法进行分析验证。研究表明，基于修正流量控制的CAE模拟分析获得的充填压力和充填螺旋长度结果与实际实验情况吻合良好，说明经修正后的熔体体积流量比较可靠；在表观剪切速率小于1500s-1的条件下，基于本文模型计算的表观剪切速率与MOLDFLOW运算依据的Cross-WLF模型有较高的匹配度；CAE模拟获得的表观剪切粘度与本文模型获得的表观剪切粘度曲线有很高的相似性。通过平行板式旋转流变仪测试的HDPE熔体动态粘度与本文熔体表观粘度对熔体温度作图有相同的规律。
【作者】裴士轻；
【导师】曹阳根；
【作者基本信息】上海工程技术大学，材料加工工程，2014，硕士
【关键词】热塑性塑料；流变特性；阿基米德螺旋槽模具；测试方法；CAE模拟；

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