利用数值模拟与实验相结合的方法研究M3IM中形态结构形成与演变的机理

发布时间:2020年03月26日

众所周知,聚合物成型加工过程中形态结构的形成与演变是影响聚合物制品性能的关键因素。但是在实际的聚合物加工过程中,特别是诸如多熔体多次注射成型(multi-melt multi-injection molding, M3IM)这种涉及多相聚合物熔体流动和复杂流动界面的聚合物加工,由于其熔体所经历的耦合外场缺乏有效的表征手段,使得这些加工过程中流动界面附近的晶体结构的形成与演变变得难以捉摸。本文利用3D有限体积数值算法(3D finite volume method, 3D-FVM)和流体体积函数法(volume of fluid, VOF)揭示了M3IM中界面两侧熔体在不同工艺条件下所经历的耦合外场,并通过POM、SEM、SAXS和WAXD对不同耦合外场作用下的多层次晶体形态进行表征,对耦合外场和形态结构之间的关系进行了深入地分析,探索了被穿透层的iPP和穿透层的HDPE形成取向结构的临界条件,阐明了耦合外场作用下流动界面附近晶体结构形成的机理,为数值模拟指导构筑多相聚合物熔体加工成型过程中的复杂结晶结构,并预测分析不同结晶结构的形成规律提供了广泛的理论支持与实践基础。本工作的研究有助于人们更深刻的认识加工-形态-性能三者之间的关系,对实现精准调控聚合物形态结构有重要的理论价值,为聚合物成型新方法、新理论的研究提出了一条新的思路。

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Li-Bo Chen, Yan-Hao Huang, Lei Liu, Xin Zhao, Zheng-Ying Liu, Wei Yang, and Ming-Bo Yang*, Formation mechanism of hierarchically crystalline structures under coupled external fields in multi-melt multi-injection molding: Simulation and experiment, Composites Part B: Engineering, 录用时间:2019115

全文链接:https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2020.107770