超声粉末模压成型超高分子量聚乙烯微塑件的两相结构EI北大核心CSCD

应用了一种新颖的微型超声粉末模压成型方法(micro-UPM)成型超高分子量聚乙烯(UHMWPE)微塑件。先利用超声振动使UHMWPE粉末自身快速加热并塑化,之后在合模压力下快速充填微型腔,成功制备了多种规格的微塑件。差示扫描量热实验结果表明,micro-UPM UHMWPE微塑件为两相状态,由初生态和熔化-再结晶态两相组成。在超声塑化时间为0.5~1.5 s的范围内,熔化-再结晶相熔融峰面积逐渐增大,而初生态相熔融峰面积逐渐缩小,结晶度逐渐减小。当超声塑化时间为1.5 s时,微塑件结晶度达到最小值54.3%,而熔化-再结晶相分数达最大值98.3%,micro-UPM UHMWPE微塑件塑化质量最佳。单晶X射线衍射实验表明,微塑件中间区的结晶度数值比表层大,与普通注塑成型的微塑件相比,micro-UPM微塑件的结晶取向性不明显。     

超声粉末模压成型超高分子量聚乙烯微塑件的相结构演变规律

以带有微孔阵列(直径为150μm)的印制电路板(PCB)为微型腔镶块,将此微镶块应用于超声粉末模压成型工艺(micro-UPM),按照设定的成型工艺参数成型出超高分子量聚乙烯(UHMWPE)微圆柱阵列塑件。差示扫描量热分析和纳米压痕实验数据表明,UHMWPE粉末未预热时所成型出的微圆柱阵列塑件整体上由初生态和熔化再结晶两相结构组成,当UHMWPE粉末预热温度由室温28℃逐渐升高到85℃时,所成型出的微圆柱阵列塑件整体上由初生态和熔化再结晶两相结构变成为单相熔化再结晶结构。X射线衍射实验数据表明,micro-UPM微塑件基体部分的结晶度大于微圆柱部分的结晶度,且(110)晶面的晶粒尺寸大于(200)晶面的晶粒尺寸。     

微塑件超声模压成型对等规聚丙烯结晶行为的影响

针对微塑件成型,文中运用了微塑件超声粉末模压成型的新方法对聚丙烯微塑件进行成型,并利用差示扫描热量法、广角X射线衍射、偏光显微镜研究了超声时间对聚丙烯结晶行为的影响。结果表明,在一定时间内,随着超声时间的延长,微塑件的结晶度逐渐减小,同时其熔点、起始结晶温度逐渐向低温偏移,结晶完善性逐渐增加,晶粒细化;微塑件的晶型主要表现为等规聚丙烯最为常见的α晶型,超声时间的变化并未使其晶型发生转变;微塑件内部组织主要以球晶的形式生长。     

具有规则微结构表面聚丙烯塑件的超声模压粉末成型

利用自制的组合式模具,通过超声模压粉末成型工艺,制得形状尺寸可控的聚丙烯微塑件,成功复制了模芯表面的微沟槽阵列结构。设计单因素实验,研究了超声能量、焊接压力、保压时间对聚丙烯微结构塑件成型的影响。结果表明,适当增加超声能量与焊接压力,可有效提高熔体的填充能力。当超声能量为1000 J、焊接压力为115 kPa、保压时间为8 s时,所制得的微结构塑件具有较好的表面形貌复制率。差示扫描量热和X射线衍射分析表明,超声能量的增加不会改变聚丙烯的晶体结构;随着超声能量的增加,微结构塑件的结晶度降低、晶粒细化。     

UHMWPE初生态微观结构及不同成型条件下制品力学性能研究

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)极高的分子量及线性分子链特性使其具备很多的优异性能,在军工、医药卫生等领域的应用越来越广泛的同时,对UHMWPE树脂的性能不断提出更高的要求。故利用高分辨扫描电镜(SEM)、高温凝胶色谱-红外联用(GPC-IR)、拉曼光谱(Raman)及差式扫描量热仪(DSC)对树脂初生态粒子的结晶结构、分子特性及热力学性能进行了研究,并通过控制模压过程中的冷却速率来研究UHMWPE样品的结晶行为,进而分析UHMWPE微观特性与宏观性能之间的关系。研究发现由次级颗粒和微纤组成的UHMWPE初生态粒子中具有大量的片晶和伸直链,分子链排列规整,结晶度高;但在熔融再结晶加工成制品的过程中,分子链的规整性遭到破坏,与初生态粒子相比,结晶度下降、缠结密度变大。另外,不同降温速率的样品中淬冷样品的分子链缠结密度最低,而低缠结、小的晶粒能够提升制品的耐冲击性能及断裂时的真应力。     

微型塑料双联齿轮的超声波焊接工艺

利用飞秒激光切割结合微细电阻滑焊制备三维金属微双联直齿轮模腔:在厚度为20μm的0Cr18Ni9不锈钢箔上,在230mW的飞秒激光功率、50μm/s的切割速度和1.5μm的切割补偿量下获得二维微结构;之后在0.22V的焊接电压,20N的焊接力和10ms的放电时间下,利用微细电阻滑焊对多层二维微结构进行热扩散焊接叠加拟合而成具有曲面特征的微型腔。将平均粒径100μm的乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)塑料粉末充填入微双联齿轮型腔,在超声波塑料焊接机上设定不同的工艺参数进行成型实验表明,焊接压强为0.2MPa,焊接时间为2.5s,保压时间为0.2s,熔体能快速填充模腔,得到表观形状复制率较好的微塑件。     

超拉伸熔纺UHMWPE纤维结晶结构的变化

利用广角X射线衍射仪、热分析仪、小角X射线散射仪研究了熔纺UHMWPE纤维在超拉伸过程中结晶结构的演变过程。研究显示,随着拉伸的进行,UHMWPE纤维的结晶度逐渐增加,其值最终稳定在66%左右;横向晶粒尺寸逐渐下降,(110)和(200)晶面的值稳定在13.4nm和9.7nm左右;折叠链逐渐向伸直链转变;第一熔融峰温度逐渐提高,且在高倍拉伸下,出现第二熔融峰;纤维的取向度逐渐增加,缺陷度逐渐下降;流动性改性剂的加入仅仅改善了UHMWPE的流动性,并不影响纤维在拉伸过程中结晶结构的变化趋势。     

超拉伸熔纺UHMWPE纤维结晶结构的变化EI北大核心CSCD

利用广角X射线衍射仪、热分析仪、小角X射线散射仪研究了熔纺UHMWPE纤维在超拉伸过程中结晶结构的演变过程。研究显示,随着拉伸的进行,UHMWPE纤维的结晶度逐渐增加,其值最终稳定在66%左右;横向晶粒尺寸逐渐下降,(110)和(200)晶面的值稳定在13.4nm和9.7nm左右;折叠链逐渐向伸直链转变;第一熔融峰温度逐渐提高,且在高倍拉伸下,出现第二熔融峰;纤维的取向度逐渐增加,缺陷度逐渐下降;流动性改性剂的加入仅仅改善了UHMWPE的流动性,并不影响纤维在拉伸过程中结晶结构的变化趋势。     

初生态超高分子量聚乙烯的多级孔洞结构研究

采用TG、DSC、SEM以及1H自旋-自旋驰豫等方法,探究了不同牌号、聚合条件和分子质量初生态超高分子量聚乙烯（UHMWPE）的热性能及多尺度孔洞结构。利用小分子溶剂环己烷为探针,建立了核磁驰豫谱表征UHMWPE多尺度孔洞结构的方法,该方法可以真实地反映原料内孔洞结构及其分布。研究结果表明：UHMWPE的起始热失重温度为325 ℃,最大降解速率对应温度为480 ℃,具有较好的热稳定性;各UHMWPE样品的熔点在134~137 ℃之间,熔程在110~150 ℃之间,结晶温度在118~121 ℃之间,且随着分子量的增大,各样品的结晶度降低;UHMWPE粉末是由直径在数十微米以内的次级粒子构成,微粒间有一定的间隙,以纤维状结构相连,次级微粒还存在更小的内部结构,基本形成了尺寸不同的多级孔洞结构;UHMWPE样品中环己烷的1H自旋-自旋驰豫时间为0.023~2 101.750 ms,基本反映了不同尺度的宏观孔洞结构和非晶区微孔结构。     

聚氯乙烯搪塑粉塑化成型与温度的相关性

采用HAAKE流变仪和熔体流动速率测定仪,研究了在不同温度下2种聚氯乙烯搪塑粉MT1和MT2的塑化性能和熔体流动速率。结果发现,搪塑粉塑化时最大扭矩和塑化时间与温度呈明显的相关性,在180℃以下,温度越高,搪塑粉塑化扭矩越小,塑化时间越短;在相同温度下,MT2搪塑粉比MT1搪塑粉具有更高的塑化效率和更优异的熔融性能。通过偏光显微镜观察了2种搪塑粉在不同温度的熔融合并过程,展示了搪塑粉在熔融过程中的形貌演变特点,并定量计算了不同温度下2种搪塑粉熔融的相对铺展面积和速率。通过自制的搪塑机和模具制造了2种搪塑表皮,其搪塑成型性能与上述的实验结果能够很好地吻合。该研究有助于搪塑工艺和材料的优化设计。     

超拉伸UHMWPE纤维的超分子结构变化

用WAXD、DSC、SAXS及拉曼光谱等测试手段,研究了拉伸过程中UHMWPE纤维的超分子结构变化。结果表明,随拉伸的进行,纤维非晶区中分子链逐渐参与了结晶,超分子结构逐渐变得紧密规整,其SAXS强度逐渐减弱;纤维结晶度及熔融峰温随拉伸倍数的增加而增大,并逐渐趋于平衡,高倍拉伸后纤维WAXD结晶度为67．5％,DSC结晶度为96．1％,熔点为155．4℃;纤维横向晶粒平均尺寸随拉伸倍数的增加而变小,并逐渐趋于平衡,而纤维轴向晶粒尺寸随拉伸倍数的增加而变大,高倍拉伸后纤维结晶长周期为50nm左右。     

粉末微注射成型的研究进展

粉末微注射成型由于其市场前景广阔而迅速成为当今的研究热点,但由于其流动机理尚不明朗导致产品质量不稳定.介绍了当前研究粉末微注射成型的流动模型,以及在粉末材料、粘结剂与脱脂、注射机与模具、烧结及尺寸控制方面的研究进展.指出研究的关键在于从两相流模型和颗粒模型在微尺寸型腔的流动机理入手,提高微型零件尺寸精度、力学性能及改善微观组织结构.     

覆膜不锈钢粉末选择性激光烧结成型机理研究

制备了一种适合于选择性激光烧结快速成型技术的覆膜不锈钢(1Cr18Ni9Ti)粉末材料,应用激光烧结快速成型机对自行开发的覆膜不锈钢粉末进行了烧结成型实验.应用微观分析方法研究了覆膜不锈钢粉末激光烧结成型动态过程,在此基础上建立了覆膜不锈钢粉末的激光烧结成型过程机理模型,当加热温度100℃＜T＜130℃时,粘性流动为主要的成型机理;当加热温度T＞130℃时,可以用熔化/固化机理来描述.     

成型温度对脉振模压成型自增强UHMWPE结构与性能的影响EI北大核心CSCD

在远低于普通模压(CM)成型温度的温度下,采用脉振模压(PVM)成型实现了自增强超高分子量聚乙烯(UHM-WPE)制品的低温高效成型。通过拉伸性能、耐磨性能、流变性能、差示扫描量热分析、扫描电镜、原子力显微镜、红外光谱等测试表征,分析了成型温度对PVM成型UHMWPE(PVM-UHMWPE)样品宏观性能和微观结构的影响规律。结果表明,PVM的低温成型能保留UHMWPE部分初生相特征结构,提高了整体结晶度和晶片厚度,赋予了PVM-UHMWPE样品更高的力学强度和抵抗磨损能力;随着成型温度的提高,分子链在颗粒界面处的扩散程度增加,并形成垂直于颗粒界面的“纤维状”晶相提高了PVM-UHMWPE样品的界面固结质量,但当成型温度达到180℃时,对初生相结构的破坏加剧,致使整体结晶度和晶片厚度降低,反而弱化了样品力学强度和耐磨性能。因此,成型温度为170℃的PVM-170℃-3Hz样品具有最好的力学性能和耐磨性能。     

熔纺UHMWPE纤维在拉伸过程中的结构与力学性能

采用高流动性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)树脂颗粒,以熔融纺丝法制备出了拉伸强度为1.6GPa的UHMWPE纤维。利用热分析(DSC)、广角X射线衍射(WAXD)、小角X射线散射(SAXS)、拉伸试验研究了UHMWPE纤维在拉伸过程中结构和力学性能的变化。研究显示,随着拉伸倍数的增加,UHMWPE纤维的结晶度增加,晶粒尺寸下降,纤维的缺陷度逐渐下降,取向度逐渐增大,拉伸强度逐渐增加;其结构和力学性能变化规律与凝胶法相似;有效拉伸倍率低可能是导致熔纺UHMWPE纤维的拉伸性能不如凝胶纺丝纤维的主要原因。     

过氧化物动态硫化EPDM/PP热塑性弹性体的等温结晶行为

通过差示扫描量热分析法详细表征了PP、PP/过氧化物、EPDM/PP及过氧化物动态硫化EPDM/PP(TPV)的等温结晶行为。结果表明,与EPDM的简单共混既降低了PP的结晶速率也降低了PP的结晶度,过氧化物动态硫化后交联的EPDM颗粒作为异相成核剂,能大大提高PP的结晶速率但也严重地降低了PP的结晶度,TPV的Avrami指数为3.5,符合异相成核的三维球型生长方式。X射线衍射结果表明,4组样品的晶体结构完全相同,仍为α型单斜晶体。熔融曲线显示过氧化物/PP及TPV相比PP,在153℃出现额外熔融峰,PP原有的160℃熔融峰逐渐消失而153℃熔融峰强度逐渐增强且体系的结晶度逐渐降低。采用移动窗口二位相关红外对TPV熔融行为进行研究,发现153℃处的熔融峰对应于10个和5个单体单元螺旋序列结构,160℃时对应12个单体单元螺旋序列结构。较低的结晶温度有助于长螺旋序列结构的形成及PP结晶度的提高。     

单一/复合塑化剂制备复合材料中热塑性淀粉基质的研究

为了促进淀粉基复合材料中淀粉基质与预处理纤维表面更好的结合,解决热塑性淀粉的再结晶问题,分别采用甲酰胺、尿素、甘油、乙二醇按照10∶2、10∶2.5、10∶3、10∶3.5、10∶4的比例对天然玉米淀粉进行了塑化,同时研究了甲酰胺-尿素复合塑化淀粉和甘油-乙二醇复合塑化淀粉。通过解读红外光谱图谱,塑化剂主要通过与淀粉分子中的羟基形成氢键对淀粉进行塑化,破坏淀粉的晶体结构,最佳塑化比为m(淀粉)∶m(塑化剂)=10∶3,其中甲酰胺与淀粉形成的氢键最强,塑化效果最好。X射线衍射曲线的研究表明,甲酰胺-尿素复合塑化淀粉的结晶度最低,小于1.5%,且复合塑化剂的最佳配比为m(甲酰胺)∶m(尿素)=2∶1。纤维-淀粉分子搭接模型的建立显示了热塑性淀粉与纤维间氢键结合的机理,塑化效果越好,淀粉塑化克服了纤维与淀粉的表面不相容的缺陷,淀粉基质均匀地覆盖在纤维表面。     

球磨Mg-Ni非晶形成的局部熔化-相互扩散-快速凝固机理

采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪等研究了Mg-Ni样品在球磨过程中的相结构、形貌、微区成分等变化规律,提出了球磨Mg-Ni非晶形成的局部熔化-相互扩散-快速凝固机理:样品在高于一定转速的球磨过程中发生局部熔化,镍粉镶嵌入熔体中,在磨球的撞击作用下,熔体经快速凝固形成成分不均的晶体样品.再次被磨球碰撞时,样品产生局部熔化-相互扩散-快速凝固过程并在界面处形成非晶薄层,随着球磨时间的延长,非晶层的厚度不断增加、样品的微区成分逐渐趋于均匀,原子排列也从长程有序转变为短程有序甚至无序的非晶结构.     

聚苯乙烯-聚氧乙烯-聚苯乙烯三嵌段共聚物的结晶行为研究

采用偏光显微镜和DSC技术研究了聚苯乙烯-聚氧乙烯-聚苯乙烯（PS-b-PEO-b-PS)三嵌段共聚物的结晶行为,实验结果表明,随着共聚物中聚氧乙烯含量的降低,形成清晰球晶的能力减弱,结晶度（Xc）、结晶熔融温度（Tm）、结晶温度（Tc）降低;先微相分离再结晶和微相分离与结晶同时进行两种热历史,前者会损失体系的Xc、Tm;当共聚物中聚氧乙烯的数均分子量为2000,质量分子数为18%和34%时,发现了等速降温双结晶体。     

结晶性共聚聚酰亚胺的多重熔融行为

采用差示量热扫描分析、温度调制差示量热扫描分析和常温、变温X射线衍射实验(XRD)对共聚聚酰亚胺3,3′,4,4′-联苯四酸二酐(s-BPDA)/1,3,-双(4-氨基苯氧基)苯(TPER)/4,4′-二氨基二苯醚(4,4′-ODA)的多重熔融行为进行了研究,其中n(TPER)∶n(ODA)=8∶2。研究结果表明,该共聚物以低速率从熔体降至室温过程中所产生的双重熔融峰是由于不同厚度晶层的熔融引起的;该共聚物在不同温度熔融恒温结晶后,XRD实验结果显示有新的衍射峰出现;多重熔融峰是由原始晶体熔融-再结晶-再熔融过程、不同晶型的熔融以及不同厚度晶层的熔融这几方面原因共同作用的结果。