產品列表PROUCTS LIST
新聞動態NEWS
技術文章Article 當前位置:首頁 > 技術文章 > 詳細內容
應用案例 | 關於注塑成型中填料方向的TMA測試
點擊次數:161 發布時間:2020-11-06



熱膨脹係數是評價材料長度隨溫度變化的重要參數。了解材料性質對材料設計非常重要。本文介紹樣品製備和流場如何影響樣品性能和TMA 402 F3 Hyperion® Polymer Edition測量方法。

填料在聚合物製造行業中發揮著重要作用,加入填料將會降低材料的價格。此外,填料還可以減少收縮,增加剛度以及改善外觀。

熱膨脹係數α或CTE(工程熱膨脹係數)是衡量材料在加熱或冷卻時長度變化的重要參數。通過熱膨脹測量數據,可以幫助設計材料,如最終產品收縮性,或者最終產品各連接部件之間的膨脹匹配性。

模具中填料的取向對CTE影響很大,而填料取向則取決於模具中的流場,即材料填入模具的方式。於是,注塑件中不同位置的CTE值可能不同。本文目的是研究這個現象。將包含40%(體積)短碳纖維的低粘度PEEK樹脂注入80x80mm和2mm厚度的平板模具中成型。通過較薄的澆口獲得更均勻的流動前沿並減少纖維斷裂。

 

熔融材料如何流入模具中?

圖1(a)為模具的示意圖;(b)為整個模具沿厚度方向的速度分布曲線和熔體前端的噴泉式液流;(c)為最終的纖維方向。

圖1 a) 樣品板的坐標係;b) 聚合物的速度分布和噴泉式液流效應的示意圖;c) 整個樣品板厚度的最終填充方向

在速度梯度,不同的力和力矩作用下,模具內的纖維出現不同的取向。在模具中心,熔融材料的延伸和橫向流動令纖維方向垂直於流動方向。在模具壁或靜止層處,高剪切速率導致纖維方向與流動方向平行。靜止層的厚度和速度分布決定了纖維取向層的厚度。

 

實驗樣品製備和測試

草莓视app下载安装的TMA測量中根據圖1(a)切割樣品,研究纖維方向對熱膨脹係數的影響。(b)為預期的主要纖維方向。

 

圖2:a)樣品選取位置,b)主要纖維方向

 

試樣通過TMA 402 F3 Hyperion® Polymer Edition進行測量,先將樣品冷卻至低溫,然後以5K/min加熱速率從-70°C升至300°C。使用平均CTE(m.CTE,也就是分析計算兩個數據點之間的斜率)計算熱膨脹係數。 下表匯總了測量條件:

表1 測試條件

樣品支架

熱膨脹,石英支架

樣品負載力

50mN

氣氛

N2

氣體流速

50mL/min

溫度區間

5K/min的升溫速度從-70°C升高至300°C

熱膨脹與流場是怎樣的關係?

從圖3可看出,同預料情況一致,樣品在高溫區間(>Tg)的CTE大於低溫區間(

圖3:來自不同部位的短碳纖維填充PEEK的TMA測量結果;樣品1(紅色);樣品2(藍色);樣品3(綠色)

 

表2 Tg結果的匯總

 

_

樣品1 (紅色)

樣品2 (藍色)

樣品3 (綠色)

Tg [°C]

152

143

CTE

[10-6 K-1]

8.05

13.47

2.79

CTE > Tg

[10-6 K-1]

19.92

29.56

4.65

 

根據CTE測量和流場中纖維方向理論,可以推導出樣品中主要的纖維方向,如圖1(b)所示。可以看出,由於樣品較薄,樣品2和樣品3中靜止層的作用為主要的作用,其中大部分纖維的方向為x方向。因此,樣品3的CTE值最低(流動和纖維方向上的測量),樣品2的CTE值最高(垂直於流動和纖維方向的測量)。

研究表明基於填充方向分析填充材料熱膨脹係數的重要性,以及流場在注射成型過程中對填充材料熱膨脹係數的影響。

關於Neue Materialien Bayreuth GmbH

Neue Materialien Bayreuth GmbH是一家非學術研究公司,致力於開發各種新型輕型建築材料,從聚合物、纖維增強複合材料到金屬,包括加工。他們通過優化可用材料和生產流程,麵向應用提供解決方案。

 

 

草莓视频18岁以下不能观看科學儀器商貿(上海)有限公司 版權所有
總流量:412819  管理登陸  GoogleSitemap     ICP備案號:滬ICP備11029387號-2
傳真:021-58663120  聯係人:楊大中  郵箱:nsi@netzsch.com


聯係電話:
021-58663128
021-58663129