超聲振動(dòng)對聚苯乙烯（PS）注射件融合縫力學(xué)性能的影響
時(shí)間:2005-05-26
陸昶 郭少云
（高分子材料科學(xué)與工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川大學(xué)高分子研究所，成都 610065）
注射成型是制備高分子材料制品的最常用的方法，但高分子材料在注射成型過程中，兩熔體前沿匯合時(shí)會(huì)形成融合縫，導(dǎo)致其機(jī)械強(qiáng)度大幅降低【1，2，3】，研究提高融合縫力學(xué)性能的新方法對注射成型的發(fā)展具有重要意義。
本文在模具內(nèi)施加超聲波（Fig. 1），利用超聲探頭在水中振動(dòng)，使由于空化作用而形成的氣泡運(yùn)動(dòng)至模具壁后爆破，從而引起模具壁振動(dòng)，模具壁將振動(dòng)傳遞至型腔內(nèi)，即可引起型腔內(nèi)熔體振動(dòng)，促使融合縫處分子鏈相互擴(kuò)散，從而提高融合縫力學(xué)強(qiáng)度。
本文研究了在不同熔體溫度下施加超聲振動(dòng)方式的不同（采用在注射過程中施加超聲振動(dòng)和在熔體充滿型腔后施加超聲振動(dòng)兩種方式）對PS融合縫斷裂強(qiáng)度的影響。由Fig.2可知，兩種施加超聲振動(dòng)的方式皆可提高融合縫的斷裂強(qiáng)度，其中以熔體充滿型腔后施加超聲振動(dòng)這種方式效果更為顯著。由于熔體是以噴泉流動(dòng)的方式充模，即在熔體前沿的熔體沿模具厚度方向流向模壁，因而在注射過程中施加超聲振動(dòng)，會(huì)使模壁的振動(dòng)方向與前沿熔體流動(dòng)方向相反，從而阻礙了熔體的流動(dòng)，因而在形成融合縫過程中，不利于融合縫處熔體的融合。即便如此，在融合縫形成后，超聲振動(dòng)還是可以促進(jìn)融合縫處分子鏈相互擴(kuò)散，因而這種施加超聲振動(dòng)的方式最終仍可提高融合縫力學(xué)性能。而在熔體充滿型腔后施加超聲振動(dòng)則避免了上種方式對融合縫融合的不利影響，因此該方式更有利于提高融合縫的力學(xué)強(qiáng)度。
由掃描電鏡圖可見（Fig. 3），在熔體充滿型腔后施加超聲振動(dòng)的有融合縫的樣品，其拉伸斷裂面比沒有施加超聲振動(dòng)的樣品的斷裂面更粗糙，證明施加超聲振動(dòng)后可促進(jìn)融合縫處分子鏈相互擴(kuò)散。
參考文獻(xiàn)：
[1] Jin Kon Kim, Sang Hyun Park, Hyun Taek O, Hyun Kyung Jeon. The effect of weld-lines on the morphology and mechanical properties of amorphous polyamide/poly(ethylene-ran-propylene) blend with various amounts of an in situ compatibilizer. Polymer, 2001, 42: 2209
[2] D. Jarus, J. W. Summers, A. Hiltner, E. Baer. Weld line strength of poly(vinyl chloride)/polyethylene blends. Polymer, 2000, 41: 3057 [3] Shaoyun Guo, A. Ait-kadi. A study on weld line morphology and mechanical strength of injection molded polystyrene/poly(methylmethacrylate) blends. J. Appl. Polym. Sci. 2002, 84: 1856
