微注塑成型充模流動中熔體粘度和壁面滑移的研究.pdf

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

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

3、進行了數值模擬，結果表明，當微通道尺寸在數十微米以下時，此粘度模型能夠明顯的反映出分子取向的影響作用；而對壁面滑移模型，同樣采用Polyflow軟件對PS、PMMA、PP和HDPE材料，在不同尺寸圓形截面微通道中流動時的壓力差及壁面滑移速度進行了數值模擬。結果顯示，壁面滑移有利于減小熔體流動阻力，增加流動速度。 采用雙料筒毛細管流變儀，對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行了試驗測試。結果顯示，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力的增加而明顯提高，其中非結晶性材料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口模的試驗結果與模擬結果進行比較，得出：HDPE材料其試驗與模擬結果中的壓力差值相