所属领域

新材料

技术成熟度

中试实验阶段

应用行业

材料加工工程

合作方式

技术开发、技术合作

成果概况

利用塑化可控注射成型装置，研究了注射成型工艺对聚合物结晶形态及多层次结构匀化的演变的影响，前期工作主要是对压力-温度等参数进而调控，进而改善制品的宏观性能。制备了一系列具有特殊结构或功能性的聚合物制品，包括：具有“结节”结构的中间相PA及其纳米复合材料；具有优异力学性能的由“结节”结构组成的中间相iPP及其纳米复合材料；由微小晶粒组成且具有较高结晶度的PLA和PEEK制品；主要由稳定晶型Ⅰ组成的iPB制品及其纳米复合材料；具有优异力学性能、良好导电能力和电磁屏蔽能力的隔离结构iPP基复合材料等。

关键技术

（1）塑化过程调控的实质就是对塑化过程中流动诱导熔体有序结构的调控，核心是构建分子链内构象有序和链间结构有序，而取向结晶是链内有序和链间有序耦合结果，是注射成型中的重点问题。事实上，高分子熔体在流动作用下首先是分子链内的响应（如构象有序等），然后才是对流动响应后的多个分子链组装成具有一定聚集态结构的取向体（如预有序结构或取向结晶等）的过程。在不考虑螺槽深度变化的情况下，我们可以把塑化过程看作是一个轴在套筒内转动，轴和套筒之间充满了一定粘度的熔体。那么这个过程又和熔体在平板或狭缝中的流动很类似。因此，拟把我实验室中的Linkam剪切台、傅立叶变换红外光谱仪（Nicolet 6700显微红外）、企业注射成型设备联用，来原位研究塑化过程中熔体在剪切作用下的无规线团-螺旋转变及有序结构的形成，以及分子内有序结构对熔体随后非等温结晶行为的影响，为进一步理解实际注射成型中复杂热机械环境下流动诱导熔体有序结构和取向结晶的关系提供实验支撑。

（2）阐明塑化过程调控下的熔体有序结构对注射成型制品多层次结构匀化的影响。我们前期研究成果已经证明，制品多层次结构匀化对产品的物理性能提高有很大的促进作用。因此，阐明塑化过程调控下的预剪切诱导熔体有序结构对制品多层次结构匀化的影响机制，是理解多层次结构匀化和性能关系的前提，是本项目关注的关键技术问题。本项目拟在Linkam剪切台中简单剪切场下得到的流动诱导熔体有序结构形成规律的基础上，通过塑化螺杆转速和料筒温度的控制，对料筒内聚合物熔体施加可控的预剪切作用，进而调控注射进型腔熔体中有序结构的形成及寿命（高温下的松弛行为），从而实现注射成型聚合物多层次结构匀化。

应用领域和市场前景

本项目完成后，将建立新型高性能聚合物制品的设计、制备及产业应用的整条产业链，不仅能够提升产品质量、扩大产品应用领域，更期望能够突破高端产品制造中的技术“瓶颈”，为注射企业产品制造的国际化、智能化提供技术驱动。