振动对iPP结晶行为的影响

论文摘要

振动注塑成型是在传统注塑成型中叠加了振动场,振动使聚合物熔体产生振动剪切流动,并且通过振动剪切取向和诱导作用,提高材料取向程度,提高结晶度,细化晶粒,改变微观组织形貌,达到提高注塑制品性能和质量的目的。但由于振动注射过程复杂,难以对振动场中高聚物结晶形态结构进行深入研究。本课题引入一个单一的小振幅振动场(由动态热力学分析仪DMA提供),在不同的温度、时间、振幅和频率条件下,考察了单纯振动对iPP结晶产生的影响,主要工作及结论如下：1.利用DMA实验得到的振动条件下iPP储能模量随时间的变化规律,将动态力学性能参数的变化与结晶过程联系起来。将实验得到的储能模量随时间变化的数据,通过计算转化为相对结晶度随时间变化的数据,用相对结晶度来描述不同振动条件对结晶诱导时间和结晶速率的影响。由实验结果可知,低温下结晶诱导时间变短,结晶速率加快；而在选定的振幅和频率范围内,频率和振幅对结晶诱导时间和结晶速率的影响都很小。2.DMA实验中结晶的诱导时间和完成时间都要比DSC中长得多,导致这种现象出现的可能的因素有测试试样的熔融状态、振动施加的方法以及样品降温速率等。3.将DMA中振动或未振动处理的试样进行DSC实验,考察了振动对iPP结晶度的影响。实验结果表明,在相同振幅和频率下,振动时间越长,iPP的结晶度越大；在相同的结晶时间下,振动试样的结晶度要比未振动试样的大。4.将DMA中振动或未振动处理的试样进行偏光(PLM)实验,考察了振动对iPP结晶形态的影响。PLM观察结果显示,与未振动试样相比,振动试样的球晶晶粒有明显细化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 高聚物结晶
• 1.1.1 高聚物静态结晶
• 1.1.2 剪切流动诱导高聚物结晶
• 1.2 高聚物形态、性能与加工方法之间的关系
• 1.3 聚合物振动注射成型简介
• 1.4 振动对高聚物结晶的影响
• 1.4.1 振动对聚合物结晶动力学的影响
• 1.4.2 振动对聚合物结晶度的影响
• 1.4.3 振动对聚合物结晶形态的影响
• 1.4.4 振动对聚合物晶型的影响
• 1.5 本论文研究意义和主要工作
• 1.5.1 选题依据和课题意义
• 1.5.2 课题主要工作
• 2 样品制备、实验及表征方法
• 2.1 DMA试样的制备
• 2.1.1 实验原料以及材料特性
• 2.1.2 iPP片材挤出实验
• 2.1.3 试样制备
• 2.2 DMA实验的仪器、原理及方法
• 2.2.1 实验仪器
• 2.2.2 实验原理
• 2.2.3 实验模式与方法
• 2.3 实验数据的处理和表征
• 2.3.1 DMA数据分析
• 2.3.2 差示扫描量热法
• 2.3.3 偏光显微镜
• 2.4 本章小结
• 3 结晶温度对iPP结晶行为的影响
• 3.1 DMA实验与结果讨论
• 3.1.1 结晶温度对储能模量的影响
• 3.1.2 结晶温度对结晶诱导时间的影响
• 3.1.3 结晶温度对相对结晶度的影响
• 3.2 DSC实验结果与讨论
• 3.2.1 DSC实验方法
• 3.2.2 DSC结果讨论
• 3.3 DSC与DMA对比实验与讨论
• 3.4 本章小结
• 4 振动时间对iPP结晶行为的影响
• 4.1 DMA实验
• 4.2 DSC实验结果及讨论
• 4.2.1.振动时间对iPP结晶度的影响
• 4.2.2.熔融双峰现象验证及分析
• 4.3 本章小结
• 5 振幅对iPP结晶行为的影响
• 5.1 DMA实验结果与讨论
• 5.2 DSC实验结果与讨论
• 5.2.1 DSC实验方法
• 5.2.2 DSC结果讨论
• 5.3 PLM实验结果与讨论
• 5.3.1 振动和未振动试样的偏光观察结果
• 5.3.2 PLM球晶尺寸测量
• 5.4 本章小结
• 6 频率对iPP结晶行为的影响
• 6.1 DMA实验结果与讨论
• 6.2 DSC实验结果与讨论
• 6.2.1 DSC实验方法
• 6.2.2 DSC结果讨论
• 6.3 PLM实验结果与讨论
• 6.3.1 振动和未振动试样的偏光观察结果
• 6.3.2 PLM球晶尺寸测量
• 6.4 本章小结
• 7 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢