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工程塑料应用
工程塑料应用

王金立

月刊

1001-3539

epa@epa1973.com

0531-85878057

250031

济南市天桥区田庄东路3号

工程塑料应用/Journal Engineering Plastics ApplicationCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊为专业技术性刊物。报道国内外工程用树脂、塑料及其复合材料、功能材料等高分子材料的研究、开发、加工与应用等方面的科研成果及技术改进经验。主要栏目有材料、加工、应用、测试、综术、简讯等，读者对象为从事高分子材料科研、生产及应用的工程技术人员及相关专业高校师生。
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    干喷湿纺制备中空纤维膜的喷丝头结构优化模拟

    王贝邓启帆沈春银戴干策...
    72-80页
    查看更多>>摘要：在干喷湿纺法制备中空纤维膜的过程中,喷丝头作为关键的纺丝组件之一,其尺寸及内部几何形状对于聚合物分子链的取向和最终的膜形态有着重要影响,通过优化喷丝头结构有助于提高膜丝可纺性和产品质量.采用数值模拟的方法,建立三维喷丝头溶液流道模型,探讨了环隙直管长度、环隙间距、锥形流动角等流道结构参数对溶液在喷丝头内的剪切流动、出口挤出胀大以及气隙中拉伸流动的影响.模拟结果表明:纺丝液流经喷丝成型孔入口处的压力及压力降随着直管长度增加而增大,随环隙间距、锥形流动角的增大而减小,且环管流道越长,越有助于溶液流动充分发展;相比于直管长度,环隙间距和锥形流动角对溶液的挤出胀大行为影响更显著,随着环隙间距和锥形流动角的增大,挤出胀大现象减弱.直管长度和锥形流动角对气隙中的初生纤维外径分布影响不明显.增大直管长度和环隙间距、采用锥形环管,有利于增加膜丝取向度和强度、提高纺程中的流动稳定性.模拟优化得到的喷丝头结构为直管长度1.1 mm,环隙间距0.11 mm(即长隙比为10左右),锥形流动角大于30°.

    中空纤维膜喷丝头挤出胀大结构优化数值模拟

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    纤维增强注塑熔接线强度预测模型与实验研究

    姜曙周俊王华欣翟孟雷...
    81-87页
    查看更多>>摘要：熔接线是影响注塑制品强度的关键因素之一,而目前以汇合角预测熔接线强度的力学模型并没有体现注塑工艺的影响.为了科学定量地认识熔接线区域强度的变化规律,准确预测熔接线力学性能,首先对带扇形孔的制品进行注塑模拟分析,研究了注塑温度、注射速率以及保压压力对熔接线汇合角的影响,结果显示注塑温度、保压压力不是通过改变熔体前沿汇合角来影响熔接线强度.基于此,为全面体现注塑工艺、汇合角对熔接线强度的影响,在现有模型基础上通过引入注塑工艺影响因子重新构造了体现注塑工艺、汇合角对熔接线区域强度影响的预测模型.设计并制造了用于成型扇形孔制品的注射模具,开展了不同工艺条件下30%长玻纤增强聚丙烯扇形孔制品注塑实验,根据实验结果推导出了体现注塑温度和保压压力影响的注塑工艺影响因子数学表达式,利用实验数据拟合确定了模型中的相关参数,并对模型进行了回归分析.结果表明,新构建的强度预测模型可以准确计算不同注塑温度、保压压力下熔接线不同位置的强度.

    熔接线汇合角熔接线强度纤维增强注塑成型

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    摩托车导流板装饰盖注塑工艺参数优化

    赵宏霞魏东坡
    88-94页
    查看更多>>摘要：以某摩托车导流板装饰盖为研究对象,为获得零件最佳注塑工艺参数、最佳浇口位置及结构参数,结合成型零件特点和实际加工要求,以翘曲变形量作为衡量指标,进行浇注工艺分析.经过浇口匹配性分析确定浇注系统方案,基于田口试验法分别设计两组试验:一是选择熔体温度、模具温度、保压压力、注射时间为影响因素的L16(44)试验方案,通过成型工艺窗口分析确定各因素水平范围,极差分析得出各工艺参数对翘曲变形的影响显著性次序及最优工艺参数组合;二是在此工艺方案基础上,对零件上两处点浇口直径和第二点浇口位置进行优化,设计L16(43)试验,分析得出翘曲变形量最小的浇口结构组合.由第一次田口试验优化得到翘曲变形量为0.489 1 mm,相较于田口试验的最小值减小了2.26%.第二次田口试验结果所得的翘曲变形量仅为0.435 8 mm,相较于初始方案降低了10.9%,结果表明改善浇口位置及结构可以有效改善制件的翘曲变形.经过实际生产验证,零件具有良好的表面质量和尺寸精度,满足生产和使用要求.

    导流板装饰盖工艺参数田口试验翘曲变形

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    Ⅳ型储氢瓶塑料内胆滚塑旋转工艺的选择

    温原唐宇航王修磊谢鹏程...
    95-100页
    查看更多>>摘要：塑料内胆尺寸精度对Ⅳ型储氢瓶的服役性能有重要的影响,壁厚均匀度不佳会直接导致内胆变形、直线度变小,进而导致缠绕工艺不良,储氢瓶开裂、耐压能力下降.而滚塑作为一种重要的内胆成型方法,在控制内胆壁厚均匀性方面具有挑战,其核心原因是滚塑过程工艺对内胆尺寸精度的影响机理缺失,业内较少研究工艺因素对壁厚的影响细节.采用ROTOSIM软件,分析了8种常见滚塑工艺对塑料内胆的壁厚均匀性的影响.结果表明,生产典型尺寸的储氢瓶内胆时,壁厚均匀度随旋转速度的加快而变好,但太快会导致粉末抛物流影响壁厚均匀度;旋转速比应避免为整数或半整数以防止粉末轨迹重复,摇摆机或旋转机L臂内胆竖放模式要优于旋转机L臂内胆平放模式和旋转机直臂模式;更重要的是,旋转中心是否与内胆轴心重合对壁厚均匀度影响较小,为一机多模生产方式提供了理论依据.作为本研究优化方案,当摇摆机旋转速度为1 r/min,摇摆速度为6.5次/min时,塑料内胆的壁厚变异系数为9％,为研究范围内的最小值.

    滚塑成型壁厚均匀度储氢瓶塑料内胆旋转工艺速比

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    碳纤维增强聚醚醚酮材料动态冲击数值模拟

    唐方红文周
    101-107页
    查看更多>>摘要：为探究不同含量碳纤维(CF)增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料在动态冲击载荷下的力学性能,采用了有限元软件ABAQUS基于VUMAT子程序开发一个渐进损伤模型,并结合Johnson-Cook材料模型用以模拟材料高应变率响应.通过Matlab编程,构建了四种不同CF体积分数(0%,10%,20%,30%)复合材料模型,并对其进行动态冲击加载模拟.模拟结果表明,随着CF含量的增加,复合材料在冲击载荷下的应力-应变分布得到了显著改善.具体来说,CF有效限制了冲击区域的应力集中,降低了材料的损伤程度.此外,含CF的复合材料展现出更高的等效塑性应变和极限载荷,这表明材料的强度和刚度得到了增强,从而提高了其抵抗冲击的能力.分析表明,CF增强PEEK降低了复合材料在冲击过程中的刚度退化,这有助于提高材料的能量吸收效率,减少冲击失效的可能性.证实了CF对于改善PEEK基复合材料冲击性能的积极作用,并且随着CF含量的增加,材料冲击失效风险得到了有效降低.

    碳纤维增强聚醚醚酮碳纤维含量动态冲击数值模拟冲击损伤

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    四缸发动机进气歧管热流道注射模设计

    王伟伟肖国华徐生王声杭...
    108-114页
    查看更多>>摘要：结合大型尺寸塑件发动机进气歧管批量生产需要,选用玻璃纤维增强聚酰胺专用塑料对其进行注射成型,材料中加纤质量分数为33%.模具使用一模一腔布局,模腔使用2个针阀式浇口进行浇注,相应的注塑工艺参数为模温70℃、注射压力100 MPa、充填时间5.5 s、保压压力50 MPa、保压时间11 s.针对塑件结构复杂、脱模困难问题,运用脱模方向集成设计方法设计了5个特殊脱模机构用于塑件的脱模;其中定模一侧布置3个联动式油缸驱动滑块斜抽芯机构,将斜向抽芯转化为水平侧抽芯,能有效减少斜抽芯机构件对模具厚度尺寸的要求;动模一侧布置的1个水平侧抽芯滑块机构和1个弯管抽芯机构,结合塑件弯管内壁的脱模采用分段抽芯脱模法进行设计,有效解决了塑件弯管内壁既有直线段又有弯管段而难以设计脱模机构的难题,保证了塑件自动化注塑生产的实现.结合弯管抽芯机构的动作需要,两板热流道模模架的开模由单次开模改进为两次开模,第二次开模使用油缸驱动动模板顶出而实现.塑件的顶出脱模借助两种油缸分两次实施顶出而实现.模具整体结构设计、机构配置合理,有较好的设计参考意义.

    四缸发动机进气歧管聚酰胺玻璃纤维热流道注塑模具设计脱模机构

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    复杂交错格栅的滤芯托架热流道注塑模具设计

    刘晓坤孙正阳于洋洋陈晔...
    115-120页
    查看更多>>摘要：针对复杂交错薄壁格栅的滤芯托架在注塑成型时极易造成困气和脱模时易变形的问题,设计了点浇口二板式热流道注塑模具.首先,对滤芯托架进行结构设计和材料成分分析,基于CAE技术,考虑复杂结构形式及注塑机吨位选择因素,确定了最佳浇口位置;其次,考虑冷却+填充+保压+翘曲过程,分析了流动前沿温度与气穴现象,通过局部结构设计和排气方式增加配合间隙,有效解决排气问题.高效的冷却回路设计缩短了冷却时间,提高了生产效率.巧妙地设计了顶出机构,七个推件块有差别布置,同时中间位置也设计了顶出机构,在顶出时保持方向一致性,解决了交错薄壁格栅结构复杂和表面积大带来的翘曲量大和体积收缩大的问题.在注塑机上开展模具工作试模,采用最优拉丁超立方方法采样工艺参数数据,依次输入注塑机面板内,寻优后得到最优工艺参数.生产实践证明,该模具结构合理,工作过程稳定可靠,可为具有交错薄壁格栅结构特征的相似结构的产品注塑模具设计提供重要参考.

    格栅交错薄壁滤芯托架热流道模具结构

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    注塑模具随形冷却管道自动生成技术

    王静吴浩杰
    121-127页
    查看更多>>摘要：作为一种新颖的水路结构,随形水路以其优越的冷却效果在模具工程中得到了越来越多的应用.然而由于随形水路的特殊性,其管道的创建过程并不容易.针对注塑模具随形水路传统设计方法中普遍存在的操作复杂耗时且易出错的问题,受莲藕内部导管结构的启发,结合实际模具工程中随形水路的设计要求,提出了一种随形水路自动生成算法.该算法的基本思路是首先沿模具型芯高度方向建立一系列基准面,作为切片层,通过对模具零件进行分层切片,获得每一个切片层上的型芯轮廓线.然后在每一个切片层上以指定管径按照逐点扫描的方法进行曲线干涉检查,筛选出样条曲线的控制点,并制定连线策略使用样条曲线依次连接各个切片层上的控制点,从而获得样条曲线.最后以样条曲线作为管道扫描中心线,扫描形成随形冷却管道实体.以NX为算法实现平台,开发了随形水路自动设计系统与NX无缝衔接,实例验证表明,该方法大幅度缩短了设计时间,减轻了设计人员的工作负担,提高了随形水路的设计效率和质量.

    注塑模具模具设计随形水路随形冷却冷却系统

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    聚丙烯腈在不同溶剂体系中的化学老化机理

    黄焱培王辉姜彦波毛炳淇...
    128-133页
    查看更多>>摘要：聚丙烯腈(PAN)纺丝溶液作为二步法工艺制备PAN原丝的原料,在制备、储存和运输过程中长时间处于最低80℃的环境下,长时间伴热使纺丝液发生化学老化,影响制备原丝的质量.以最常用于制备碳纤维的有机溶剂的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)和二甲基亚砜(DMSO)为溶剂,通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)仪和旋转黏度计,研究了PAN溶液在高温条件下化学老化过程中的结构变化和溶液黏度变化规律,提出了相应的化学老化机理.实验结果表明,DMF,DMAc,DMSO为溶剂的PAN溶液的颜色均随着老化温度的提高而加深.在FTIR中1 684 cm-1出现具有酸性的氰基α-H与相近的氰基分子交联反应生成的—C=N基团的特征峰,说明发生了不可逆的化学反应.3种PAN溶液均出现了溶液表观黏度随处理温度的升高而减小的趋势.这是由于发生了PAN分子内的氰基交联反应,降低了分子间的内聚能,导致溶液黏度降低.不同的是,PAN/DMF溶液在180℃以上出现凝胶化现象,这是由于高温下PAN在DMF体系中更倾向于发生分子链间的交联反应,形成凝胶网络结构.掌握纺丝液化学老化机理能为实际生产提供一定参考意义,比如调节参数规避化学凝胶的出现,或对产生的交联结构加以利用.

    聚丙烯腈溶液红外光谱化学老化溶剂分子内交联

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    半生物基尼龙5T/510的非等温结晶动力学研究

    周一伟杨克俭马炼沈嘉琪...
    134-139页
    查看更多>>摘要：以生物基单体1,5-戊二胺为原材料,采用熔融聚合方法制备了半生物基尼龙(PA)5T/510,使用了差式扫描量热仪研究了PA510和PA5T/510及PA5T的非等温结晶行为,分别运用jeziorny方程和莫志深法对其进行了非等温结晶动力学分析.Jeziorny方程分析结果表明,与PA5T和PA510相比,PA5T/510的结晶温度最低,结晶速度最慢.在非等温过程中PA5T/510的结晶生长方式为二维或三维生长,受降温速率影响.莫志深法分析结果表明,在同一结晶度下,PA5T/510的结晶速率较PA510和PA5T更低.通过Kissinger方程计算得到PA5T/510的活化能为-120.486 5 kJ/mol,小于PA510(-205.014 9 kJ/mol)和PA5T(-252.762 2 kJ/mol)的非等温结晶活化能,表明PA5T/510与PA510和PA5T相比,结晶速率最低,结晶能力最弱.

    共聚尼龙半生物基1,5-戊二胺非等温结晶动力学

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