微注塑成型充模流動(dòng)中熔體粘度和壁面滑移的研究.pdf

1、應(yīng)用微注塑成型方法成型的微小塑件，因其具有尺寸精度高、質(zhì)量一致性好以及適于批量化生產(chǎn)等特點(diǎn)，在生物醫(yī)療、信息通訊、航空航天、光學(xué)電子等MEMS系統(tǒng)產(chǎn)品中，有著廣闊的應(yīng)用前景。但微小塑件的注塑成型，因受微尺度效應(yīng)的影響，成型過程中表現(xiàn)出許多明顯與普通注塑成型不同的流動(dòng)現(xiàn)象，因而成為近年來微注塑成型理論研究的熱點(diǎn)之一。 本文借鑒宏觀充熔體模流動(dòng)的基本方程，在全面分析了微注塑成型充模流動(dòng)特點(diǎn)及影響因素的基礎(chǔ)上，基于Eringen和Dk

2、ada的非線性粘性流體連續(xù)理論，針對(duì)微通道中熔體的流動(dòng)特性，通過對(duì)Cross-WLF七參數(shù)粘度模型的修正，建立了考慮微尺度下分子取向影響的粘度數(shù)學(xué)模型；同時(shí)在分析微通道表面粗糙度、熔體彈性效應(yīng)等因素對(duì)流動(dòng)的影響以及壁面滑移機(jī)理的基礎(chǔ)上，應(yīng)用Uhland壁面滑移模型并對(duì)其進(jìn)行修正，得到了考慮熔體彈性影響的微尺度壁面滑移數(shù)學(xué)模型。 應(yīng)用所建的微尺度粘度模型，以Polyflow軟件為工具，對(duì)PS材料在不同尺寸方形截面微通道中的流動(dòng)行為

3、進(jìn)行了數(shù)值模擬，結(jié)果表明，當(dāng)微通道尺寸在數(shù)十微米以下時(shí)，此粘度模型能夠明顯的反映出分子取向的影響作用；而對(duì)壁面滑移模型，同樣采用Polyflow軟件對(duì)PS、PMMA、PP和HDPE材料，在不同尺寸圓形截面微通道中流動(dòng)時(shí)的壓力差及壁面滑移速度進(jìn)行了數(shù)值模擬。結(jié)果顯示，壁面滑移有利于減小熔體流動(dòng)阻力，增加流動(dòng)速度。 采用雙料筒毛細(xì)管流變儀，對(duì)PS、PMMA、PP和HDPE四種聚合物熔體在口模直徑分別為350μm、500μm和1000

4、μm的微通道中的壓力差值及滑移速度進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)試。結(jié)果顯示，PS、PMMA、PP和HDPE四種聚合物熔體的壓力差均隨通道尺寸的減小而增大，其中HDPE變化幅度最大；而PS、PMMA和PP的壁面滑移速度也隨剪切應(yīng)力的增加而明顯提高，其中非結(jié)晶性材料PS和PMMA其滑移速度隨著溫度的升高和通道特征尺寸的減小其變化幅度較大。 最后將350μm、500μm口模的試驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果進(jìn)行比較，得出：HDPE材料其試驗(yàn)與模擬結(jié)果中的壓力差值相