Goettfert高特福PVT測試儀應(yīng)用研究
            
          
            發(fā)布時間：2026-06-05 16:15:24瀏覽次數(shù)：次
            
        
            
        
             
            
	常用聚合物按結(jié)構(gòu)的分類
            

            
	
		
            
			
				
            
					無定形
            
			            		
			
				
            
					半結(jié)晶
            
			            		
			
				
            
					無定形或半結(jié)晶
            
			            		
		
            
		
            
			
				
            
					丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物
            
				
            
					丙烯酸類塑料
            
				
            
					聚酰胺-酰亞胺
            
				
            
					聚碳酸脂
            
				
            
					聚醚酰亞胺
            
				
            
					聚苯乙烯
            
				
            
					聚砜
            
				
            
					聚醚砜
            
				
            
					聚氯乙烯
            
				
            
					聚三氟氯乙烯
            
				
            
					改性聚苯醚
            
			            		
			
				
            
					聚甲醛
            
				
            
					纖維素塑料
            
				
            
					尼龍
            
				
            
					聚丁烯
            
				
            
					對苯二甲酸酯聚合物
            
				
            
					聚醚醚酮
            
				
            
					聚乙烯
            
				
            
					聚丙烯
            
				
            
					聚四氟乙烯
            
				
            
					離子交聯(lián)聚合物
            
				
            
					液晶聚合物
            
				
            
					聚芳醚酮
            
				
            
					聚鄰苯二甲酰亞胺
            
			            		
			
				
            
					丙烯腈
            
				
            
					聚偏氟乙烯
            
				
            
					聚對苯二甲酸乙二醇酯
            
				
            
					聚苯硫醚
            
				
            
					聚偏二氯乙烯
            
				
            
					聚酰亞胺
            
			            		
		
            
	            

            

            
	聚合物的結(jié)晶性-結(jié)晶性材料
            
	 
            

            
	
            
		
            
			聚合物本身的結(jié)晶性能影響加工性能和材料性能
            
		
            
			聚合物在成型加工中的結(jié)晶:聚合物結(jié)構(gòu)、加工條件
            
			
            
			聚合物結(jié)晶
            
		
            
			
            
				聚合物的鏈結(jié)構(gòu)與結(jié)晶關(guān)系
            
			
            
				         
            
				有利于結(jié)晶性的因素有：
            
			
            
				1.鏈結(jié)構(gòu)簡單，重復(fù)結(jié)構(gòu)單元較小，相對分子質(zhì)量中等；
            
			
            
				2.主鏈上不帶或只帶極少的支鏈；
            
			
            
				3.主鏈化學(xué)對稱性好，取代基不大且對稱
            
			
            
				4.規(guī)整性好；
            
			
            
				
            
					5.高分子鏈的剛?cè)嵝约胺肿娱g作用力適中
            
				
            
					加工條件
            
				
            
					
            
						冷卻速率
            
					
            
						壓力 
            
					
            
						工藝
            
					
            
						
            
							
            
								加工條件-冷卻速度
            
							
            
								成型時的冷卻速度（從Tm降低到Tg以下溫度的速度，主要看冷卻介質(zhì)的溫度Tc ）影響制品能否結(jié)晶、結(jié)晶速度、結(jié)晶度、結(jié)晶形態(tài)和大小等。
            
							
            
								 
            
							
            
								   Tc = Tmax，緩冷，結(jié)晶度提高，球晶大；
            
							
            
								   Tc < Tg，驟冷，大分子來不及重排，晶粒少，易產(chǎn)生應(yīng)力；
            
							
            
								   Tc >= Tg，中速冷，有利晶核生成和晶體長大，性能好。
            
							
            
								 
            
							
            
								通常，采用中等的冷卻速度，冷卻溫度選擇在Tg～最大結(jié)晶速度的溫度Tmax之間。
            
								 
            
							
            
								
            
									加工條件-變溫速率
            
								
            
									
            
										
            
									
            
										
            
											降溫速率低，則相轉(zhuǎn)變起始點(diǎn)向高溫移動，說明降溫速率慢，有利于材料的結(jié)晶
            
										
            
											升降溫影響結(jié)晶性材料的結(jié)晶行為
            
											
            
									
            
									
            
										
            
											升溫過程和降溫過程的結(jié)晶行為也不相同
            
										
            
											
            
												加工條件-成型壓力
            
											
            
												成型壓力增加，應(yīng)力和應(yīng)變增加，結(jié)晶度隨之增加，晶體結(jié)構(gòu)、形態(tài)、結(jié)晶大小等也發(fā)生變化。
            
											
            
												 
            
											
            
												應(yīng)力有利于成核：
            
											
            
												應(yīng)力        ⇒           大分子取向       ⇒        誘發(fā)成核
            
											
            
												應(yīng)力大?。?/span>
            
											
            
												低壓生成大而完整的球晶；
            
											
            
												高壓生成小而形狀不很規(guī)整的球晶。
            
											
            
												
            
													壓力影響
            
												
            
													
            
											
            
										
            
										
            
											 
            
									
            
								
            
							
            
						
            
						
            
							
            
								不同壓力下降溫至開模溫度其比體積有較大差異
            
						
            
					
            
				
            
			
            
			
            
				
            
					 
            
				
            
					
            
						工藝路線的對制品影響
            
					
            
						注射成型制品的質(zhì)量特性取決于成型時模腔內(nèi)物料的比容積的變化。而這些變化是在高溫和壓力下進(jìn)行的。PVT 控制, 即比容控制, 由高分子材料狀態(tài)方程和PVT 關(guān)系式可知, 聚合物熔體比容V 與壓力P 、溫度T 存在一定的函數(shù)關(guān)系, 即。
            
					
            
						
            
						P -模腔中聚合物所受的外壓力/bar
            
					
            
						V -模腔中聚合物的比容積/cm3 /g
            
					
            
						T -模腔中聚合物溫度/ ℃
            
					
            
						A -腔中聚合物內(nèi)壓力
            
					
            
						B -聚合物的體積常數(shù)
            
					
            
						R-相當(dāng)于氣體常數(shù)
            
					
            
						
            
							因此, 控制聚合物材料壓力和溫度, 就可以實(shí)現(xiàn)對比容的控制。根據(jù)聚合物PV T 特性曲線圖, 確定出以熔體壓力P 作為參變量的最佳PV T 控制路徑。控制過程是, 將模具型腔內(nèi)熔體參數(shù)反饋與注射成型工藝參數(shù)檢測相配合, 以實(shí)現(xiàn)對熔體比容的自適應(yīng)控制。
            
						
            
							 
            
					
            
				
            
				
            
					
            
						PVT測試最佳保壓控制
            
					
            
						
            
							
            
							                 PVT 狀態(tài)圖和工藝路線
            
							在注射模塑過程中,有4個階段的溫度是至關(guān)重要的。
            
						
            
							 ( 1)物料的塑化溫度(熔體溫度) T4 ,是指注射充模那一瞬間的熔體溫度;
            
						
            
							 ( 2)澆口凍結(jié)(封閉)時的溫度T3 ,按照注射過程的概念,在此溫度下物料實(shí)際上就不能再流入模腔了。此時模腔內(nèi)物料的比容積的大小直接決定著模塑制品的收縮率的大小; 
            
						
            
							( 3)模具溫度T2。其上限是高聚物的熱變形溫度; 
            
						
            
							( 4)環(huán)境溫度T1 ,可以指室溫
            
						
            
							
            
								
            
									
            
									
            
									PVT測試
            
								
            
									
            
										 
            
										          PVT 狀態(tài)圖和工藝路線
            
										
            
										
            
										第一條注射保壓工藝路線為A -B-D -F -H
            
									
            
										
            
										 
            
								
            
							
            
							
            
								第二條注射保壓工藝路線為A -C-E-G-F-H
            
								
            
								
            
							
            
								第二條工藝路線由于，因此第二條路線收縮率為零。
            
							
            
								由此可見, 只要保證同一制品所走的工藝路線相同, 即能夠保證制品的重復(fù)精度, 至于具體要選擇哪條工藝路線, 則要看制品和注射成型機(jī)自身的情況決定。因此, PVT 最佳保壓過程的控制基本思想是, 使注射制品的保壓過程在同一種工藝路線下進(jìn)行, 這樣可以獲得相同體積收縮的制品, 達(dá)到高的尺寸精度。同時在等比容的保壓冷卻過程中, 物料沒有進(jìn)出模腔, 從而降低制品的取向, 使整個制品致密均勻, 并且可保證制品的質(zhì)量精度, 提高重復(fù)精度。根據(jù)澆口凍結(jié)溫度結(jié)束保壓, 使得保壓時間沒有多余, 起到節(jié)能和節(jié)時的作用。
            
							
            
								 
            
						
            
					
            
				
            
			
            
		
            
		
            
			實(shí)驗(yàn)條件 
            
		
            
			
            
				本實(shí)驗(yàn)選用兩種PEEK（聚醚醚酮）1＃及2＃使用德國Goettfert生產(chǎn)的毛細(xì)管流變儀Rheograph120進(jìn)行PVT測試。1＃樣品做了等溫試驗(yàn)及等壓降溫試驗(yàn)，等溫試驗(yàn)的溫度范圍是160℃～390℃，等壓降溫模式的測試溫度范圍是390℃～100℃；2＃樣品做了PVT的等壓降溫試驗(yàn)，測試溫度范圍是370℃～100℃。兩種等壓降溫試驗(yàn)從最高溫度降至200℃的過程中，降溫速率為36K/min。 
            
				 
            
			
            
				
            
					
            
						1＃樣品等溫試驗(yàn)
            
						
            
					
            
						
            
							1＃等壓試驗(yàn)
            
							
            
							
            
						
            
							1＃樣品等溫試驗(yàn)與等壓試驗(yàn) 
            
						
            
							
            
								
            
							
            
								
            
									等溫與等壓對比
            
								
            
									1號樣品等溫模式和等壓模式測試數(shù)據(jù)對比表格
            
								
            
									
            
										
											
            
												
													
            
													
            
													壓力            		
												
													30bar
												
													56bar
												
													150bar
												
													300bar
												
													600bar
												
													1200bar
											
            
											
            
												
													
            
													             		
												
													等壓模式
												
													等溫模式
												
													等壓模式
												
													等溫模式
												
													等壓模式
												
													等溫模式
												
													等壓模式
												
													等溫模式
												
													等壓模式
												
													等溫模式
												
													等壓模式
												
													等溫模式
											
            
											
            
												
													160
												
													897
												
													782
												
													897
												
													781
												
													814
												
													775
												
													782
												
													771
												
													777
												
													767
												
													771
												
													763
											
            
											
            
												
													200
												
													900
												
													792.4
												
													900
												
													791
												
													830
												
													786
												
													797
												
													782
												
													791
												
													777
												
													782
												
													769
											
            
											
            
												
													240
												
													903
												
													800.9
												
													902
												
													800
												
													854
												
													797
												
													818
												
													793
												
													809
												
													787
												
													794
												
													777
											
            
											
            
												
													280
												
													904
												
													812.2
												
													904
												
													811
												
													897
												
													810
												
													849
												
													807
												
													834
												
													800
												
													809
												
													787
											
            
											
            
												
													320
												
													906
												
													833.7
												
													904
												
													833
												
													897
												
													831
												
													886
												
													828
												
													867
												
													818
												
													824
												
													800
											
            
											
            
												
													350
												
													903
												
													889.1
												
													902
												
													888
												
													895
												
													883
												
													884
												
													870
												
													865
												
													849
												
													822
												
													810
											
            
											
            
												
													370
												
													910.9
												
													910.9
												
													909
												
													909
												
													899
												
													899
												
													886
												
													886
												
													867
												
													867
												
													839
												
													839
											
            
											
            
												
													390
												
													922
												
													922
												
													918
												
													918
												
													908
												
													908
												
													894
												
													894
												
													875
												
													875
												
													846
												
													846
											
            
										            
									
            
								
            
							
            
							
            
								 
            
						
            
					
            
					
            
						 
            
				
            
				
            
					
            
						1＃樣品等溫及等壓實(shí)驗(yàn)總結(jié)
            
					
            
						從以上的表格及曲線可以看出對于1號樣品由于冷卻速率較高，與等溫試驗(yàn)比較等壓試驗(yàn)的材料結(jié)晶較少，而等溫試驗(yàn)里材料有較長的時間進(jìn)行結(jié)晶。因此在等壓試驗(yàn)圖內(nèi)可以看到材料的收縮要比等溫試驗(yàn)材料的收縮小。改變冷卻速率材料的收縮會有所變化?？焖倮鋮s，等溫曲線和等壓曲線上可以看出材料的收縮會有很大區(qū)別。因此可以得出如下結(jié)論：
            
					
            
						1. 從上面的等溫及等壓曲線可以看出，1＃樣品為結(jié)晶性材料，材料的結(jié)晶度影響材料成型后的密度。
            
					
            
						2. 壓力提高，材料的比體積增大，說明要提高材料的密實(shí)性，提高加工過程中保壓的壓力有利于材料的密實(shí)。即提高材料的密度。但是當(dāng)壓力提高至60bar后，再提高壓力對材料的密度影響較小。
            
					
            
						3. 壓力相同的情況下，提高熔體材料的冷卻速率，其比體積較高，即密度小，說明材料密實(shí)性較差。降低材料的降溫速率有利于材料的結(jié)晶，從而提高材料的密度。今后需要更多的試驗(yàn)找出合適的降溫速度。
            
					
            
						 
            
				
            
			
            
		
            
	
            
	
            
		
            
			
            
				1#樣品等壓降溫實(shí)驗(yàn)
            
				
            
			
            
				2＃樣品等壓降溫實(shí)驗(yàn)
            
				
            
				結(jié)論
            
		
            
		
            
			
            
				從上面1＃和2＃的等壓降溫模式的兩條曲線可以看出：
            
			
            
				在完全熔融的區(qū)域可以看出兩種條件下材料曲線基本相同。
            
			
            
				在接近大氣壓下會有很大的差別，而在高壓下等壓線表現(xiàn)出的差別較小，這是因?yàn)樵诟邏合虏牧系淖杂审w積減少。
            
			
            
				當(dāng)壓力提高到一定程度后，兩種材料的比體積變化很小。
            
			
            
				 
            
		
            
	
            

            

            
	
            
		特征數(shù)據(jù)
            
	
            
		為了更進(jìn)一步了解兩種材料特征溫度受壓力的影響，總結(jié)表格如下：
            
		 
            
	
            
		
            
			
            
				1＃與2＃樣品等壓降溫模式下特征數(shù)據(jù)對比表格
            
			
            
				
					
            
						
							
            
							
            
							壓力            		
						
							30bar
						
							56bar
						
							150bar
						
							300bar
						
							600bar
						
							1200bar
					
            
					
            
						
							樣品編號
						
							1＃
						
							2＃
						
							1＃
						
							2＃
						
							1＃
						
							2＃
						
							1＃
						
							2＃
						
							1＃
						
							2＃
						
							1＃
						
							2＃
					
            
					
            
						
							100℃ 比體積mm3/g
						
							891
						
							870
						
							891
						
							853
						
							804
						
							818
						
							770
						
							771
						
							765
						
							766
						
							759
						
							764
					
            
					
            
						
							特征溫度 ℃
						
							350
						
							200
						
							350
						
							230
						
							275
						
							264
						
							303
						
							324
						
							308
						
							330
						
							314
						
							344
					
            
					
            
						
							特征溫度下比體積mm3/g
						
							903
						
							903
						
							902
						
							900
						
							896
						
							896
						
							885
						
							888
						
							865
						
							868
						
							823
						
							828
					
            
					
            
						
							370℃比體積mm3/g
						
							910.9
						
							910.1
						
							909
						
							909
						
							899
						
							907
						
							886
						
							896
						
							867
						
							876
						
							839
						
							847
					
            
				            
			
            
		
            
		
            
			
            
	
            

            

            
	
            
		從上面壓力～特征溫度曲線可以看出，1＃在壓力較低的情況下，特征溫度隨著壓力的升高而降低，壓力超過300bar后，特征溫度隨壓力的升高而升高，但是提高的比例僅14％，說明壓力對加工過程中相轉(zhuǎn)變溫度影響不大。而2＃曲線可以看出，特征溫度隨壓力的升高而升高，而且升高的比率達(dá)72％，說明壓力對加工過程中相轉(zhuǎn)變溫度影響很大。從1＃與2＃對比的曲線可以得出如下結(jié)論，在加工的過程中提高壓力會影響2＃的相轉(zhuǎn)變溫度，對于材料成型要求工藝更高。
            
	
            
		 
            

            

            

 
            
        
       
        
        
      
            
       
    
            
  
            

            



            
  
             
     
    
    
     
    
    
  
            

            
 



            
  
            
    
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