【正文】 34 實(shí)驗(yàn)步驟 (1) 開 啟電源，檢查控制面板的指示燈是否點(diǎn)亮，預(yù)熱至 15 分鐘。 (2) 移動(dòng)橫梁的限位裝置以確保移動(dòng)橫梁的距離不超過范圍導(dǎo)致夾具或裝置 損壞 。 (3) 設(shè)定實(shí)驗(yàn)的參數(shù)值。 (4) 將試樣裝夾在夾具 上。 (5) 按下軟件上的“運(yùn)行”鍵。 (6) 當(dāng)試樣斷裂后，將圖像輸出保存。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果 選擇不同結(jié)晶度的試樣，對其進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，得出不同結(jié)晶度下試樣的抗拉強(qiáng)度，如表 。 表 不同結(jié)晶度下的 強(qiáng)度極限 試樣 結(jié)晶度 (%) 原始面積 A0 (mm2) 抗拉強(qiáng)度 σ b （ MPa） 6 30 31 32 33 3 2 4 真實(shí)應(yīng)力值在整個(gè)試樣上并不是完全相同的，試樣 上總有一些區(qū)域（如表面上的劃痕或某些其他缺陷）的局部應(yīng)力最大。一旦應(yīng)力達(dá)到工程應(yīng)力 應(yīng)變曲線上的最大值時(shí)，在該部位材料的局部流動(dòng)無法由進(jìn)一步的應(yīng)變硬化來彌補(bǔ)，于是該處的橫截面面積進(jìn)一步縮小。這使局部應(yīng)力變得更大，從而進(jìn)一步加速了材料的流動(dòng)。這種局部的不斷增加的材料流動(dòng)很快導(dǎo)致在試樣標(biāo)距內(nèi)的 “ 頸縮 ” ，如圖 所示。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)論文 注塑成型過程中聚合物結(jié)晶機(jī)制及力學(xué)行為的研究 35 圖 拉伸實(shí)驗(yàn)中，聚丙烯啞鈴片“頸縮”現(xiàn)象 圖 ~圖 為聚丙烯啞鈴片的工程應(yīng)力 應(yīng)變曲線，在曲線的應(yīng)力最大值處發(fā)生頸縮現(xiàn)象。 對塑料， 通常稱此應(yīng)力的最大值為屈服應(yīng)力，雖然塑性流 動(dòng)實(shí)際上在達(dá)到此應(yīng)變前就已開始了。 0 .0 0 0 .0 5 0 .1 0 0 .1 5 0 .2 0 0 .2 5 0 .3 0 0 .3 50510152025303540 工程 應(yīng) 力 (MPa)工 程 應(yīng) 變 圖 試樣 2 的應(yīng)力 應(yīng)變曲線圖 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)論文 注塑成型過程中聚合物結(jié)晶機(jī)制及力學(xué)行為的研究 36 0 .0 0 0 .0 5 0 .1 0 0 .1 5 0 .2 0 0 .2 5 0 .3 0 0 .3 50510152025303540 工程 應(yīng) 力 (MPa)工 程 應(yīng) 變 圖 試樣 3 的應(yīng)力 應(yīng)變曲線圖 0 .0 0 0 .0 5 0 .1 0 0 .1 5 0 .2 0 0 .2 50510152025303540 工程 應(yīng) 力 (MPa)工 程 應(yīng) 變 圖 試樣 4 的應(yīng)力 應(yīng)變曲線圖 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)論文 注塑成型過程中聚合物結(jié)晶機(jī)制及力學(xué)行為的研究 37 0 .0 0 0 .0 5 0 .1 0 0 .1 5 0 .2 0 0 .2 5 0 .3 0 0 .3 50510152025303540 工程 應(yīng) 力 (MPa)工 程 應(yīng) 變 圖 試樣 6 的應(yīng)力 應(yīng)變曲線圖 實(shí)驗(yàn) 結(jié)果 分析 由圖 可知，隨 著 結(jié)晶度的增大 ， 抗拉 強(qiáng)度升高。在晶粒增長期，晶粒的增多使材 料中作為物理交聯(lián)點(diǎn)的結(jié)晶粒子增多，一個(gè)物理交聯(lián)點(diǎn)可以同時(shí)連接幾條分子鏈，同時(shí)一條分子鏈也可以連接幾個(gè)物理交連點(diǎn)。在拉伸受力過程中，物理交聯(lián)點(diǎn)可以均化受力，降低斷鏈的可能性，因此拉伸強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度提高。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)論文 注塑成型過程中聚合物結(jié)晶機(jī)制及力學(xué)行為的研究 38 75 76 77 78 79 80 81 82 83293031323334 ?b (MPa)結(jié) 晶 度 (%) 圖 不同結(jié)晶度下抗拉強(qiáng)度的變化 4 結(jié)論和展望 結(jié)論 本文 研究 了注射成型過程中 剪切流動(dòng)誘導(dǎo)的 聚合物結(jié)晶 機(jī)制及制品的力學(xué)行為。通過注射成型實(shí)驗(yàn)，制備了 不同工藝條件下的 聚丙烯試樣。使用 X 射線衍射儀， 獲得 了不同工藝參數(shù)下聚丙烯試樣的結(jié)晶度，并 揭示了工藝參數(shù)對聚合物結(jié)晶機(jī)制的影響規(guī)律。通過 拉伸 實(shí)驗(yàn)， 分析 了不同結(jié)晶度下制品的力學(xué)行為。主要 結(jié)論如下： (1) 注射成型過程中剪切流動(dòng)會(huì)誘導(dǎo) 聚丙烯 結(jié)晶。在靠近模壁處強(qiáng)烈的剪切作用使高分子鏈取向而生成纖維狀晶體；而處于模具型腔中心部位的熔體 由于 受到很小的剪切 作用而容易 形成球晶結(jié)構(gòu) 。 (2) 在模具溫度 、 注射速度 恒定 的條件下，結(jié)晶度隨機(jī)筒溫度的增加而減少，機(jī)筒溫度越高，其結(jié)晶度減少的趨勢越 平 緩。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)論文 注塑成型過程中聚合物結(jié)晶機(jī)制及力學(xué)行為的研究 39 (3) 在 機(jī)筒 溫度 、 注射速度 恒定 的條件下，結(jié)晶度隨模具溫度的增加而減少，模具溫度與機(jī)筒溫度相差越小，其結(jié)晶度減少的 趨勢越劇烈，相較于機(jī)筒溫度，模具溫度的變化對結(jié)晶度的影響更為顯著。 (4) 在 機(jī)筒 溫度 、模具溫度恒定 的條件下，結(jié)晶度隨注射速度的增加而增加，剪切速率越大，其結(jié)晶度增加的趨勢越劇烈，相較于溫度對結(jié)晶度的影響，剪切對結(jié)晶度的影響較小，剪切的影響幾乎是在微觀的基礎(chǔ)上，而溫度的影響是在宏觀的基礎(chǔ)上。 (5) 結(jié)晶度對制品力學(xué)行為的影響主要有 ： 結(jié)晶度高，分子鏈排列有序而緊密，分子間作用力強(qiáng)，密度增大 ， 表面光澤度提高 ，但 透明度降低 ；隨 著 結(jié)晶度的增大 ， 制品的 彈性模量 、 抗拉 強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度都升高 ； 沖擊強(qiáng)度隨結(jié)晶度的提高而減小 ； 結(jié)晶度增加有利于提高軟化溫度和熱變形溫度 ； 結(jié)晶度提高會(huì)使體積變小，收縮率加大 ， 從而產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力而引起翹曲 。 展望 注射成型過程中聚合物的結(jié)晶機(jī)制 方面可以繼續(xù)開展的研究工作有很多 ， 可概括為以下幾個(gè)方面 ： (1) 新型先進(jìn)測試技術(shù)的應(yīng)用和新型實(shí)驗(yàn)方法的提出和改進(jìn) ， 對于探索聚合物微結(jié)構(gòu)和形態(tài)變化具有非常重要的意義 。 (2) 進(jìn)一步研究不同實(shí)驗(yàn)條件對結(jié)晶形態(tài)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的影響 ， 以探究不同加工條件下 的 結(jié)晶機(jī)制。 (3) 在動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)基礎(chǔ)上 ， 結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出新的 反映注射成型過程中 結(jié)晶機(jī)制的 結(jié)晶模型 。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)論文 注塑成型過程中聚合物結(jié)晶機(jī)制及力學(xué)行為的研究 40 參考文獻(xiàn) [1] Hass T W, Maxwell B. 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