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《上海交通大学》 2009年
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微细发泡注塑成型工艺对泡核形态影响的研究

赵冬晓  
【摘要】: 随着塑料原料价格的不断上升,在保证产品质量的前提下节约塑料原料是目前研究的热点之一。微细发泡成型方法便应运而生了,成为当前研究的一个热点。微发泡塑料是指泡孔直径在5~100μm之间,泡孔密度为109~1015个/cm3的泡沫塑料。通过将二氧化碳或氮气注入聚合物熔体中,形成单一相溶体,利用体系的热力学不稳定性在塑件内部形成微孔结构。众多研究表明微孔注塑件的性能主要取决于所生成的微孔大小和数量,而泡核形态是影响最终微孔大小和数量的基本因素。因此研究工艺参数与泡核形态间的关系,得到两者间的关系模型对实际生产至关重要。 本文旨在研究微细发泡的成核模型,在此基础上,借助数值模拟方法研究成型工艺与成核密度和泡孔最终尺寸间的关系。 首先,本文从研究经典成核理论原理着手,分析了微细发泡注塑成型的成核机理,提出经典成核理论与实际成核过程存在的差别,指出造成这些差异的主要原因是由于超临界气体溶入到聚合物熔体中,引起聚合物基体的自由能变化,而在经典成核理论中没有考虑这些因素引起的体系自由能的改变。 其次,在经典理论的基础上,分析了成核前后聚合物基体自由能的改变,修正了经典成核理论的自由能垒计算公式,得到改进的理论模型。并通过PS/N2发泡体系对改进模型的有效性进行验证,表明改进的成核理论模型更符合实际成核过程。 接着,利用改进的成核理论模型,结合数值模拟和田口实验方法研究了饱和压力,熔体温度和气体浓度等主要工艺参数对微孔尺寸的影响,得出各个工艺参数对结果的影响规律和权重,为实际生产中工艺参数的调整提供理论指导。在此基础上,利用多元回归法,考虑工艺参数对微孔直径的影响规律,建立了工艺参数和微孔直径的数学模型。并对回归模型进行了统计分析,表明该模型能够很好的反映工艺参数与微孔直径间的关系。 最后,将研究结果应用到实际生产实例中,以薄壁盒形件为研究案例,通过Moldflow模拟实验,从注塑压力、注塑成型周期和产品翘曲变形三方面分析了微细发泡注塑成型方法与传统注塑成型方法的区别,结果表明微细发泡注塑成型能够有效缩短注塑成型的周期,降低注塑压力和锁模力以及减小产品的翘曲变形,使产品质量得到改善,满足实际需求。这些结论说明本文所得到的理论和方法是正确有效的。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TQ320.662

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【引证文献】
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【参考文献】
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【同被引文献】
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6 杨亚男;手机外壳注塑成型的数值模拟及翘曲变形控制[D];上海交通大学;2010年
7 苗军伟;注塑成型和模具结构一体化分析[D];郑州大学;2010年
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