【正文】 在相同振幅范圍內(nèi)的流變性能； 確定適合 MIM技術(shù)生產(chǎn)工藝的振幅范圍 , （ 3） 測(cè) 試各組分比例粘結(jié)劑在相同頻率范圍內(nèi)的流變性能； 找出最佳的 MIM 生產(chǎn) 工 藝頻率范圍。但由于 MIM技術(shù)是一種高新技術(shù)，人們對(duì)其中的規(guī)律性的東西還了解不多，這使得粘結(jié)劑的設(shè)計(jì)工作長(zhǎng)期以來(lái)還一直處于摸索之中。因此，對(duì) EVA\PW粘結(jié)劑體系有： 1nK????? 式中 ? 為粘度、 ?? 為剪切速率、 K 為系數(shù)、 n 為應(yīng)變敏感因子。因此， 在 EVA 與 PW 進(jìn)行熔融 時(shí)是比較容易進(jìn)行的。其分子式為 CnH2n+2 ，通常 n 較小，屬低分子化合物。由于 EVA 樹(shù)脂分子鏈上引入了醋酸乙烯單體 ,是主鏈側(cè)位出現(xiàn)了較大的側(cè)基，破壞了單純用乙烯聚合時(shí)所得聚乙烯那種分子鏈的規(guī)整性，因而降 低了 聚合物的 結(jié)晶 性 ,提高了柔韌性和 耐 4 沖擊性 [19]。 EVA 是 一種優(yōu)良的塑料，具有良好的撓曲性、韌 性、耐應(yīng)力開(kāi)裂和融化狀態(tài)粘結(jié)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)且流動(dòng)性能好， 符合粘結(jié)劑設(shè)計(jì)要求。 根據(jù)前面所述的對(duì)粘結(jié)劑設(shè)計(jì)的要求 ，粘結(jié)劑各組元之間要求相容性良好 。 粘結(jié)劑設(shè)計(jì)工作的現(xiàn)狀 粘結(jié)劑是 MIM 技術(shù)的靈魂，其加入與脫除是 MIM 技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù) [10]。 2）、良好的保形性可以避免成形時(shí)的一些缺陷，如裂紋、掉角等。 2）、粉末的流動(dòng)性大大增強(qiáng)后，在充填模腔過(guò)程中，其壓力梯度大大減小，其密度分布極其均勻，這對(duì)最終產(chǎn)品的組織結(jié)構(gòu)均勻性很有好處。 在眾多的關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵問(wèn)題中，粘結(jié)劑的選擇是 MIM 技術(shù)的關(guān)鍵問(wèn)題之一， 而粘結(jié)劑的 加入與脫除也恰恰是金屬粉末注射成形的特色 [7]。傳統(tǒng)的成型加工技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足人們對(duì)產(chǎn)品高精度、復(fù)雜形態(tài)的要求，而 金屬 粉末注射成形技術(shù)（ MIM）是 將先進(jìn)塑料注塑技術(shù)引入粉末冶金領(lǐng)域而產(chǎn)生出來(lái)的一種新型粉末冶金近凈成形技術(shù) [1]， 該技術(shù) 結(jié)合了傳統(tǒng)粉末冶金和塑料注射成形技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，突破了傳統(tǒng)金屬粉末模壓成形工藝在產(chǎn)品形狀上的限制，可經(jīng)濟(jì)地制造復(fù)雜形狀的高性能零件，具有常規(guī)粉末冶金、鑄造和機(jī)加工方法無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì) [2]，是當(dāng)今國(guó)際新材料領(lǐng)域中發(fā)展最快、最具有前途的新型近凈成形技術(shù)，被譽(yù)為當(dāng)今最熱門(mén)的零部件成形技 術(shù) [3]。 實(shí)驗(yàn) 結(jié)果表明：對(duì) 于非牛頓體系的 EVA\PW 體系粘結(jié)劑， 隨著溫度的升高，粘結(jié)劑的粘度變低；隨著 EVA 組分比例的上升，粘結(jié)劑的粘度變大；振幅的增大使得粘結(jié)劑的粘度下降； 剪切速率的增大也使得粘結(jié)劑的粘度下降； 而隨著頻率的升高，粘結(jié)劑的粘度呈變大趨勢(shì) 。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） EVA/PW 混合體系流變性能的研究 學(xué) 學(xué) 院（部）： 包 裝 與 材 料 工 程 專(zhuān) 專(zhuān) 業(yè)： 高 分 子 材 料 工 程 學(xué) 學(xué) 生 姓 名： 班 班 級(jí)： 071 學(xué) 學(xué) 號(hào) 07404300127 指 指 導(dǎo)教師姓名： 職 職 稱(chēng) 講 師 最 最 終評(píng)定成績(jī) 2020 年 5 月 2 EVA\PW混合體系流變性能的研究 學(xué) 院（部）： 包裝與材料工程 專(zhuān) 業(yè)： 高分子材料工程 學(xué) 號(hào)： 07404300127 學(xué) 生 姓 名： 指 導(dǎo)教師姓名： 講師 2020 年 5 月 I 摘 要 本文利用密煉機(jī)將乙烯 醋酸乙烯酯（ EVA）進(jìn)行熔融塑化， EVA 塑化完全后，在逐漸降溫的情況下分步加入石蠟（ PW） ，使受熱熔化成液態(tài) 的石蠟通過(guò) EVA 的 溶脹作用 與 EVA形成宏觀上的均相體系，即粉末注射成形中最常用的粘結(jié)劑。 關(guān)鍵詞 ： 石蠟基粘結(jié)劑 ， EVA\PW體系 ， 流變性能 ， 均相體系 II ABSTRACT In this paper, use the internal mixer to plasticizing ethylenevinyl acetate (EVA) . After treating the EVA plasticizing pletely, joins the paraffin wax (PW) step by step with decreases temperature gradually, The liquid state of paraffin wax absorbed by ethylenevinyl acetate (EVA) through the way of swelling, forms the homogeneous phase system macroscopically with EVA , namely monly used binder of Powder injection forming. Use the different ponent proportion binder to carries on the rheology experiment by revolving rheometer. Distinction test the factors of shear rate 、 frequency、 strain and temperature to binder viscosity influences. Through to experimental result generalized analysis to determine the most suitable proportion of ponents in binder. The results show that: the binder of EVA\PW is nonnewtonian fluid, the viscosity of binder will be droped with the elevation of temperature、shear rate and strain。 金屬粉末注射成形技術(shù)的主要過(guò)程是將熱塑性有機(jī)粘結(jié)劑加熱到熔融狀態(tài)，加入一定比例粉末，混合均勻，并制成粒狀喂料，然后再加熱的狀態(tài)下（ 100～ 180℃），利用粘結(jié)劑的流動(dòng)性，用注射成形及以一定的注射壓力和注射速度將塑性體喂料注入模腔內(nèi)，成型為各種形狀的零部件，然后用化學(xué)或熱分解的方法將成型坯中的粘結(jié)劑完全脫除，最后經(jīng)燒結(jié)致密化得到最終產(chǎn)品 [4]?？傊?，這項(xiàng)復(fù)雜技術(shù)也還有許多基礎(chǔ)研究的空白，隨著 MIM 的發(fā)展，粘結(jié)劑設(shè)計(jì)的規(guī)范化、理論化也提到了議事日程上。 3）、坯塊的結(jié)構(gòu)、密度均勻，在以后的脫脂燒結(jié)過(guò)程中，收縮也均勻，這樣，不但有 2 利于復(fù)雜幾何形狀的保持，也有利于尺寸公差的控制，這是制備形狀復(fù)雜、少切削 、無(wú)切削零件的關(guān)鍵。 3）、在脫脂過(guò)程中，是坯塊不致變形，既不使粘結(jié)劑中的低熔點(diǎn)組元因過(guò)早軟化而導(dǎo)致坯塊塌陷，也不因氣體的過(guò)多過(guò)快而使 坯塊裂開(kāi)；在溶解脫除時(shí)，由于非溶解性組元的存在，而使坯塊形狀不變。對(duì)粘結(jié)劑的要求一般包括如下幾個(gè)方面：粘結(jié)劑與粉末混合均勻，流動(dòng)性好，脫脂過(guò)程不變形且脫脂速度快，無(wú)粘結(jié)劑殘留物 [11]。在以高分子材料為主體的粘結(jié)劑體系中，選取微晶蠟為主要填充劑， 因?yàn)槭炁c高分子材料相容性良好且熔融狀態(tài)下粘度低 [15]， 滿(mǎn)足 粘結(jié) 劑設(shè)計(jì)要求中 粘度小和與第一組元相容性良好的要求。因此，選擇 EVA 作為黏結(jié)劑的骨架。 隨著樹(shù)脂中 VA 含量的 變化，共聚物的結(jié)晶性隨之變化，其性能亦發(fā)生變化。 異構(gòu)烷烴形成微晶蠟，微晶蠟的主要部分是 C40～ C55化合物，熔點(diǎn)為 60～ 90℃。作為高分子共聚物的 EVA 在受熱熔融 過(guò)程中，隨著溫度的升高，一方面使熱運(yùn)動(dòng)單元能力提高；另一方面由于升高溫度使高分子體積膨脹，分子間距離增加，運(yùn)動(dòng)單元活動(dòng)空間增大，使松弛過(guò)程加快，松弛時(shí)間縮短，因而在外力的作用下發(fā)生粘黏性流動(dòng)。從粘結(jié)劑的粘度公式中可以得知：隨著剪切速率的增加， 剪切應(yīng)力增大，纏結(jié)的高分子鏈解纏，并沿流動(dòng)方向取向，粘結(jié)劑體系熔體的粘度減??；隨著溫度的升高，熔體內(nèi)的自由體積增大， 分子間的相互作用減弱，鍵段的活動(dòng)能力增強(qiáng)，使分子鏈間的相對(duì)滑移更容易進(jìn)行，因此粘度降低。因此，在前人研究的基礎(chǔ)上對(duì)粘結(jié)劑的流變性能規(guī)律進(jìn)行進(jìn)一步的研究，對(duì)粘結(jié)劑的設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義，并能對(duì) 工業(yè)化生產(chǎn)進(jìn)行一定的指導(dǎo)，可以在一定程度上對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化，推動(dòng) MIM 技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。 （ 4） 對(duì)粘結(jié)劑進(jìn)行溫度掃描，分析溫度對(duì)粘結(jié)劑流變性能的影響 ， 確定最適合生產(chǎn)工藝的溫度， 為 MIM技術(shù)的脫脂工藝的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。打開(kāi)密煉機(jī)，將 制備好的粘結(jié)劑 取出并 進(jìn)行標(biāo)記 為 后續(xù)試驗(yàn) 做好準(zhǔn)備 。 振幅對(duì)粘結(jié)劑流變性能的影響 在 96℃恒溫條件下，分別對(duì)個(gè)不同組分比例的粘結(jié)劑在振幅 為 0～ 1000%范圍內(nèi)進(jìn)行流變實(shí)驗(yàn)，分析振幅對(duì)粘結(jié)劑流變性能的影響，并 結(jié)合幾組粘結(jié)劑流變性能對(duì)振幅的敏感程度分析組分比例與振幅之間的相關(guān)關(guān)系。 C1 0 0 01 0 0 0 01 . 0 0 0 E 51 . 0 0 0 E 6G39。溫度升高，粘結(jié)劑中大分子鏈 之間的 排斥 力 增加 ， 分子間距增大， 從而使得整個(gè)粘結(jié)劑體系的粘度降低。通過(guò)實(shí)驗(yàn)圖 ， 在低剪切速率范圍（ 20） ，粘結(jié)劑粘度隨剪切速率的增大而急劇下降 ，呈冪率負(fù)相關(guān)關(guān)系 ，而在 較 高剪切速率（ 20～ 140） 下 ，粘結(jié)劑粘度雖仍呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)，但其降幅較小，與剪切速率基本呈線(xiàn)性相關(guān)關(guān)系。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖 可以看出，在剪切速率小于 10（ 1/s） 時(shí)，粘結(jié)劑體系粘度基本穩(wěn)定，粘度值在 100Pa﹒ s 左右；當(dāng)剪切速率大于 10(1/s)時(shí)，隨著剪切速率的增加，粘結(jié)劑體系的粘度急劇下降。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖 可以看出，在剪切速率為 1～ 100（ 1/s） 范圍內(nèi)，粘度穩(wěn)定在 左右，與剪切速率的變化沒(méi)有直接相關(guān)關(guān)系，粘結(jié)劑在這時(shí)呈現(xiàn)出牛頓流體的流變學(xué)特性；但在剪切速率超過(guò) 100（ 1/s） ，達(dá)到 140（ 1/s） 時(shí)，粘結(jié) 劑粘度有一個(gè)突然的轉(zhuǎn)折下降，因缺乏后續(xù)的高剪切速率對(duì)粘結(jié)劑的粘度的影響數(shù)據(jù)，無(wú)法對(duì)后續(xù)部分進(jìn)行分析。在上圖中，粘結(jié)劑的粘度先是隨著剪切速率的增大而上升，呈現(xiàn)出膨脹性流體的流變特性；但在之后的剪切速率增大過(guò)程中，粘結(jié)劑的粘度迅速減小， 呈現(xiàn)出剪切變稀的假塑性流體流變特性。 頻率對(duì)粘結(jié)劑體系流變性能的影響 0 . 0 1 0 0 0 0 . 1 0 0 0 1 . 0 0 0 1 0 . 0 0 1 0 0 . 0f r e q u e n c y ( H z )1 0 0 . 01 0 0 01 0 0 0 01 . 0 0 0 E 5G39。通過(guò)數(shù)據(jù)圖可以得知以下信息：在實(shí)驗(yàn)頻率 0～ 100Hz 范圍內(nèi)， 隨著頻率的增大，粘 結(jié)劑的儲(chǔ)能模量 G′ 和耗能模量 G″ 都隨之增大，且呈線(xiàn)性相關(guān)關(guān)系 。 13 0 . 1 0 0 0 1 . 0 0 0 1 0 . 0 0 1 0 0 . 0 1 0 0 0a n g . f r e q u e n c y ( r a d / s )1 0 . 0 01 0 0 . 01 0 0 01 0 0 0 01 . 0 0 0 E 5G39。通過(guò)數(shù)據(jù)圖可以得知以下信息：在實(shí)驗(yàn)頻率范圍 0～ 1000Hz內(nèi)，儲(chǔ)能模量與耗能模量都隨著頻率的升高而增大，但在低頻區(qū)域內(nèi)，儲(chǔ)能模量遠(yuǎn)小于耗能模量，隨著頻率的升高，二者間的差距逐漸減小，當(dāng)頻率達(dá)到 300Hz 左右時(shí)，二者基本相當(dāng)。39。 0 . 1 0 0 0 1 . 0 0 0 1 0 . 0 0 1 0 0 . 0 1 0 0 0a n g . f r e q u e n c y ( r a d / s )0 . 1 0 0 01 . 0 0 01 0 . 0 01 0 0 . 01 0 0 01 0 0 0 0G39。通過(guò)數(shù)據(jù)圖可以得知以下信息：在實(shí)驗(yàn)頻率范圍 0～ 1000Hz內(nèi)，在實(shí)驗(yàn)頻率范圍 0～ 1000Hz 內(nèi)，儲(chǔ)能模量與耗能模量都隨著頻率的升高而增大。 (Pa)0 . 1 0 0 01 . 0 0 01 0 . 0 01 0 0 . 01 0 0 01 0 0 0 01 . 0 0 0 E 5G39。 但在整個(gè)測(cè)試頻率范圍內(nèi)，儲(chǔ)能模量都小于耗能模量，表