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《郑州大学》 2012年
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注塑成型中结晶形态演化的数值模拟

王锦燕  
【摘要】:和低分子材料不同,结晶聚合物的结晶往往不完善、只能部分结晶、结晶过程也较复杂。和静态条件相比,聚合物在流场作用下的结晶行为有了很大改变,通常剪切缩短了聚合物的成核诱导时间,增加了成核密度,缩短结晶过程。同时剪切使聚合物的结晶形态发生变化,形成不同的取向结构,产生比静态条件下更丰富的结晶形态,如片晶、柱晶、串晶等。反过来,熔体中晶体的出现对聚合物的流变性能也有影响,流场与结晶间这种作用是相互的。注塑成型时,聚合物从熔融到固化成型经历了非等温、非平衡的流动状态,最终制品呈现出互异的、多层的晶体聚集态结构,对制品的性能,如尺寸精度、尺寸稳定性、热传导系数、模量、强度等力学、光学性能产生重大影响。 目前对流动诱导结晶的研究主要集中在结晶动力学和形态学两个方面,研究方法主要采用实验观测和数值模拟,本文结合流动诱导结晶实验现象,对结晶动力学和晶体形态进行了数值模拟,主要工作如下: (1)流动使分子发生取向,倾向于形成晶核,在流变学中,第一法向应力差反应了流变行为中的弹性部分,因此利用流动诱导活化晶核数目与第一法向应力差的关系模型,研究流动对晶体成核密度的影响,进而基于晶核三维有序生长的假设,利用Avrami方程研究了剪切对聚合物结晶动力学的影响。考察了不同剪切速率、剪切时间下晶核数目、结晶诱导时间和结晶度的发展,指出剪切对聚合物结晶的加速作用。熔体中少量晶体的出现对材料的流变行为产生重大影响,利用熔体标准化粘度与结晶度的关系模型,模拟了不同剪切条件下结晶聚合物熔体粘度随时间的发展,并基于聚合物结晶过程两相模型,分析了结晶过程熔体应力随时间的发展变化。 (2)晶体在流场的作用下,不断的移动和转动而发生取向,聚合物由晶相、非晶相两相组成,将晶体视为刚性哑铃,晶体与熔体间的相互作用与两者的摩擦系数有关。根据熔体流场信息、结晶度和晶相松弛时间求解取向张量变化方程,根据二阶取向张量计算晶体取向因子,考察剪切条件下晶体呈现出的自由取向、沿流动方向取向或垂直流动方向取向等不同的取向状态。 (3)注塑成型时,聚合物从熔融到固化成型经历了非等温、非平衡的流动状态,欲了解注塑制品的物理信息首先必须知道加工中材料经历的热机历史。采用欧拉法求解连续性、运动、能量方程得到型腔内部各单元在欧拉坐标下的流场信息,然后建立拉格朗日坐标根据流体的速度追踪物质点的运动轨迹,记录其经历的热机历史。考察了不同模温、熔体温度,对制品不同截面上共计9个点的温度史和剪切史的影响。 (4)根据熔体物质点经历的温度史和剪切史,基于流场作用下分子链f伸展情况与晶体形态的关系,研究了不同熔体温度、不同模温对注塑制品皮层厚度、球晶直径和串晶长度的影响。模温或熔体温度越高,制品皮层越薄,中心层球晶直径越大,皮层单位体积串晶长度越短。
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TQ320.662

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【引证文献】
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1 郑维;快速变模温注塑成型制品形态结构的实验研究[D];浙江工业大学;2013年
【参考文献】
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1 彭响方,瞿金平,李礼夫,周惊萍;动态注射成型过程中的振动技术研究[J];工程塑料应用;1999年07期
2 唐红艳;王继辉;;结构反应注射成型技术及其研究进展[J];工程塑料应用;2006年05期
3 朱计;类彦威;张杰;;共注射成型技术及其发展[J];工程塑料应用;2007年04期
4 龙桑田;;模内装配——多重注射成型的发展方向[J];国外塑料;2007年05期
5 王锦燕;陈静波;刘春太;申长雨;;聚合物流动诱导结晶数值模拟[J];化工学报;2011年04期
6 王利霞,申长雨,陈静波,刘春太,董斌斌;注塑成型充模过程的温度场计算[J];计算力学学报;2002年02期
7 王锦燕;陈静波;刘春太;;聚合物流动诱导结晶取向模型及数值模拟[J];塑料科技;2010年11期
8 贾崇明,贾颖;剪切控制取向注射成型概述[J];现代塑料加工应用;1997年06期
9 张杰,申开智,严正;振动技术在注射成型中的应用[J];现代塑料加工应用;2001年04期
10 蒋炳炎;沈龙江;彭华建;;微注射成型中变模温控制技术[J];中国塑料;2006年03期
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1 曹伟;注塑成型中粘性不可压缩非等温熔体的三维流动模拟[D];郑州大学;2004年
【共引文献】
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1 张晓云;1996年我国工程塑料加工技术进展[J];工程塑料应用;1997年04期
2 申长雨,陈静波,刘春太,李倩;塑料成型加工讲座(第五讲)塑料注射成型加工工艺[J];工程塑料应用;1999年07期
3 申长雨,陈静波,刘春太,李倩;塑料成型加工讲座(第六讲) 注塑成型制品的质量控制[J];工程塑料应用;1999年08期
4 申长雨,陈静波,刘春太,李倩;塑料成型加工的计算机模拟技术(Ⅰ)[J];工程塑料应用;2000年04期
5 申长雨,李海梅;塑料模具CAE技术概况及发展趋势[J];工程塑料应用;2001年02期
6 李倩,王利霞,申长雨;塑料型材挤出模具内熔体的流动行为分析[J];工程塑料应用;2001年11期
7 刘春太,董斌斌,李倩,申长雨;基于充填分析的注塑模浇口位置优化设计研究[J];工程塑料应用;2002年03期
8 张杰,申开智,李又兵,廖永衡;低频振动场对HDPE力学性能影响的研究[J];工程塑料应用;2002年11期
9 肖长江,刘春太,申长雨;注塑制件熔接痕的形成、性能和预测[J];工程塑料应用;2003年03期
10 董斌斌,杨扬,申长雨;注射模充填模拟软件的实验验证[J];工程塑料应用;2003年10期
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1 朱凯;;褥垫层厚度对刚性复合地基的影响分析[A];北京力学会第十六届学术年会论文集[C];2010年
2 申长雨;陈静波;刘春太;李倩;;塑料成型加工讲座(第十四讲) 塑料成型加工的计算机模拟技术(Ⅰ)[A];’2000中国工程塑料加工应用技术研讨会论文集[C];2000年
3 徐绩青;杨成渝;许光祥;周华君;;波浪斜向入射对单宽直立堤作用研究[A];第十四届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上册)[C];2009年
4 刘欢;崔丽;王亚丽;郭志忠;;基于CAE的医用磁疗仪后壳流动分析研究[A];第四届十三省区市机械工程学会科技论坛暨2008海南机械科技论坛论文集[C];2008年
5 申长雨;王利霞;刘春太;陈静波;曹伟;;注塑成型过程中的数值计算方法[A];材料科学与工程技术——中国科协第三届青年学术年会论文集[C];1998年
6 周维垣;吴澎;杨若琼;;节理岩体的损伤模型[A];岩石力学新进展[C];1989年
7 张杰;申开智;李又兵;廖永衡;;低频振动场对HDPE力学性能影响的研究[A];2002年工程塑料应用及模具技术交流会论文集[C];2002年
8 严建华;刘伟捷;冯昭彬;;RIM工艺在汽车外饰零件中的应用[A];2013中国汽车工程学会年会论文集[C];2013年
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1 张选利;柔性注压锚杆锚固特性研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
2 张祖军;无网格法及其在注塑充填数值分析中的应用[D];华南理工大学;2010年
3 李月恩;模具钢高速球头铣削加工表面质量的研究[D];山东大学;2011年
4 上官林建;短纤维增强注塑流动的宏介观模拟研究[D];郑州大学;2011年
5 马鸿洋;基于量子信息技术的网络安全协议研究[D];中国海洋大学;2011年
6 高志明;基于共轭法的粘性不可压缩流体形状优化问题研究[D];西安交通大学;2008年
7 袁蕾;不规则地铁车站地震反应分析与土结相互作用相关问题研究[D];天津大学;2010年
8 孙亚波;冷轧带钢板形控制目标模型研究[D];燕山大学;2010年
9 张昊晗;多辊下压式柔性拉形过程及其数值模拟研究[D];吉林大学;2011年
10 隋凤利;GH4169合金热连轧过程的数值模拟与工艺研究[D];东北大学;2009年
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1 沈亚强;高聚物熔体在微流道内流变行为的研究[D];郑州大学;2010年
2 焦令宽;微注塑成型充填过程的三维模拟[D];郑州大学;2010年
3 满顺;基于数值模拟的微注射成型弯流道充填分析[D];郑州大学;2010年
4 刘艳龙;超临界流体微孔注射成型中成核分布的研究[D];郑州大学;2010年
5 苗军伟;注塑成型和模具结构一体化分析[D];郑州大学;2010年
6 马兰;注塑成型充填数值模拟中Hele-Shaw假设适用性分析[D];郑州大学;2010年
7 宫玉林;加工中心十字滑台结构优化设计及静刚度试验[D];大连理工大学;2010年
8 杜慧;张量和小波特征的洛伦兹度量学习及其应用[D];大连理工大学;2010年
9 马超;机床结构设计方法研究及在立柱设计中的应用[D];大连理工大学;2010年
10 陈炜;GBJ180七辊棒材矫直机的设计[D];江西理工大学;2010年
【同被引文献】
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1 张景云,史观一,曹友虹,王弘;β晶型聚丙烯的力学性质[J];高分子通讯;1986年04期
2 王雯霏,上官勇刚,彭懋,郑强;等规聚丙烯结晶及生长转变行为[J];高分子材料科学与工程;2005年02期
3 王桂龙;赵国群;李辉平;管延锦;;蒸气辅助快速热循环注塑技术及模温响应模拟[J];高分子材料科学与工程;2009年08期
4 辛勇;刘东雷;伍晓宇;;高光注塑成型工艺控制试验[J];高分子材料科学与工程;2010年06期
5 刘东雷;辛勇;;工艺参数对快速热循环成型制品品质影响效应[J];高分子材料科学与工程;2011年03期
6 傅强,黄锐;γ晶型聚丙烯及其转变[J];高分子材料科学与工程;1999年04期
7 安峰,陈勇,李炳海;β晶型聚丙烯的研究进展[J];合成树脂及塑料;2003年03期
8 王桂龙;赵国群;李辉平;管延锦;陈良;;变模温注塑热响应模拟与模具结构优化[J];机械工程学报;2009年06期
9 郭志英,李德群;注塑制品翘曲变形的研究[J];塑料科技;2001年01期
10 刘东雷;辛勇;伍晓宇;丁磊;;高温快速成形工艺对制品复原性影响试验研究[J];中国机械工程;2009年20期
【二级参考文献】
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1 钟序光,孙懋,张效迅,柳和生,周国发;共注成型芯层熔体前沿突破研究[J];工程塑料应用;2003年12期
2 黄诗君;基于杠杆机构的双色注塑模具设计[J];工程塑料应用;2005年03期
3 官青,申开智;常压动态保压注塑自增强高密度聚乙烯的结构与性能[J];高等学校化学学报;1995年07期
4 周国发,柳和生,何成宏,魏常武;共注成型层厚分布影响因素分析[J];高分子通报;2002年01期
5 霍红,李宏飞,蒙延峰,蒋世春,安立佳;剪切条件下等规聚丙烯的结晶行为[J];高分子通报;2004年03期
6 黄泽雄;未来十年注射成型技术展望[J];国外塑料;2000年01期
7 张池平,李道华,冯国泰;应用区域分裂方法求解平面叶栅粘性流场[J];哈尔滨工业大学学报;1994年03期
8 曹伟,申长雨;基于实体的注射成型流动模拟[J];计算力学学报;2004年01期
9 周春华;广义Stokes问题的区域分裂解法及其事后误差估算[J];空气动力学学报;2000年02期
10 朱国林,徐庆新;计算流体力学并行计算技术研究综述[J];空气动力学学报;2002年S1期
【相似文献】
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1 潘鉴元,冯允公,林少琨,黄少慧,廖扬明;聚丙烯的成核作用与性能[J];塑料工业;1979年02期
2 吕光烈;姚自钊;姜玄珍;;X射线衍射法测定聚氟乙烯树脂结晶度[J];浙江化工;1980年03期
3 石川博;刘冠峰;;蚕丝的微细组织及其物理性质[J];浙丝科技;1982年03期
4 刘佑习,武利民;共聚酯组成对PBT/PCET共混体系结晶行为的影响[J];高分子材料科学与工程;1993年05期
5 李新平;孟卿君;;NMMO工艺纤维素膜结晶度与强度性能初探[J];纤维素科学与技术;2008年02期
6 张新玲;王立海;高珊;;小兴安岭4树种健康材和腐朽材结晶度的试验[J];东北林业大学学报;2010年07期
7 李小红;江向平;陈超;涂娜;;几种不同产地高岭土的漫反射傅里叶红外光谱分析[J];光谱学与光谱分析;2011年01期
8 蔡正英,杨泽东;反气相色谱法测定聚丙烯纤维结晶度的实验条件研究[J];合成纤维;1983年03期
9 James E.VanTrump;钟铭安;;PRD—149:一种应用于低变形增强和低回潮率的新型超高模量芳纶纤维[J];固体火箭技术;1987年04期
10 陈彦模;张瑜;朱美芳;;PET纤维结晶度和晶粒大小的研究[J];东华大学学报(自然科学版);1990年06期
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1 杨贵东;刘欣梅;乔柯;王有和;阎子峰;;利用天然高岭土制备高硅Y型分子筛[A];第十一届全国青年催化学术会议论文集(上)[C];2007年
2 杨献忠;;蒙脱石矿物的结晶度及其地质意义初探[A];中国地质科学院南京地质矿产研究所文集(29)[C];1987年
3 李金霞;沈希军;冯连芳;张军;王嘉骏;;PET固相缩聚反应和结晶的实验研究[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年
4 李旭娟;李忠明;钟淦基;;剪切诱导聚乳酸(PLLA)等温结晶[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2007年
5 葛春华;丁鹏;施利毅;杨慧;;纳米重晶石对PET力学性能及结晶的影响[A];第七届全国颗粒测试学术会议、2008上海市颗粒学会年会论文集[C];2008年
6 杨睿;于建;刘颖;;聚乙烯复合材料的热氧化降解研究[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年
7 李红山;张艺;许家瑞;;氧化镧和硬脂酸镧对LLDPE结晶与力学性能的影响[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年
8 陈然;沈志虹;朱俊哲;鞠雅娜;;添加剂对合成Y分子筛晶粒大小的影响[A];第三届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2006年
9 高善民;乔青安;许璞;邓金慧;黄百勇;胡玉才;刘军深;;微晶纤维素的制备及性质研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(7)[C];2007年
10 黎立桂;鲁广昊;唐浩为;曲云鹏;李思均;杨小牛;;含有聚噻吩有序前驱体溶液的构建及其在聚合物光伏电池中的应用[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2009年
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1 杨震 胡芳;热灌装食品包装PET瓶生产技术与应用[N];中国包装报;2008年
2 陶晶;温度对BOPP生产的影响[N];中国包装报;2004年
3 魏范刚;控制聚集态结构提高BOPP产品性能[N];中国包装报;2005年
4 蔡湛 徐红 小强;茂名石化HDPE装置创行业之最[N];中国化工报;2007年
5 刘国信;天然高分子包材的性能及应用[N];中国包装报;2007年
6 任诗旻;油墨在不同印刷材料的应用技术(四)[N];中国包装报;2007年
7 东华大学纺织学院教授 王府梅;PTT形状记忆面料 风头正劲[N];中国纺织报;2007年
8 原份;天然高分子食品包装材料的性能及应用[N];中国包装报;2007年
9 蔡湛 徐红 东林;全球最大HDPE装置在茂名石化投产[N];中国化工报;2006年
10 魏若奇;PP-R、PP-B和PP-H管材的认识与应用[N];中国建设报;2003年
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1 林渊;金属基质对结晶聚合物加工的影响机理[D];浙江大学;2012年
2 吉晓瑞;hBN的结晶性质变化对cBN合成的影响及cBN的直接成核与生长[D];吉林大学;2008年
3 王希国;梅林青霉对纤维素降解特性及机制的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
4 徐志娟;挤出发泡光氧化降解聚丙烯的理论及实验研究[D];北京化工大学;2005年
5 姚文娟;低分子有机物在半晶体聚合物中溶解的研究[D];浙江大学;2005年
6 吕文军;稀土荧光尼龙6的制备及其研究[D];东华大学;2008年
7 张成武;预辐照聚丙烯与间同1,2-聚丁二烯共混体系的研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
8 王锦燕;注塑成型中结晶形态演化的数值模拟[D];郑州大学;2012年
9 杨忠;近红外光谱预测人工林湿地松木材性质与腐朽特性的研究[D];中国林业科学研究院;2005年
10 李丽萍;无卤阻燃GF/PA66的界面相容性与性能研究[D];东北林业大学;2007年
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1 李丽萍;镧锶钴氧薄膜的脉冲激光沉积法制备及电性能测试[D];昆明理工大学;2004年
2 刁晓松;钛酸钾晶须/聚四氟乙烯复合材料的摩擦学研究[D];南京工业大学;2005年
3 陈红梅;NaY分子筛合成的研究[D];大连理工大学;2007年
4 郑明芳;纳米氧化铁红的制备[D];浙江大学;2008年
5 刘清泉;PAA膜结晶度和PEO结晶动力学的研究[D];中南大学;2003年
6 李昆;生物炼制中秸秆糖以及糖醇和糖酸的结晶分离[D];华东理工大学;2013年
7 张乾;聚乙烯结晶度测定及结晶机理的研究[D];西北工业大学;2003年
8 张世勋;聚合物结晶动力学参数测定及结晶度预测[D];郑州大学;2003年
9 王树成;iPP结晶形态演化研究及结晶参数识别[D];郑州大学;2010年
10 范世超;超声波作用下罗布麻纤维染色性能的研究[D];青岛大学;2004年
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