[发明专利]一种用于注塑成型的微观壁面滑移模型建立方法

摘要

本发明公开了一种用于注塑成型的微观壁面滑移模型建立方法，基于宏观黏度模型、分子链段长度和微型零件特征尺寸，依次有以下步骤：1)引入微观修正因子对宏观黏度模型进行修正；2)将反映高分子流动特征的分子链段长度l_e和作为微结构的最小宏观尺寸的微型零件特征尺寸d的比值设为微观影响因子；3)建立微观修正因子与微观影响因子之间的关系式，并利用最小二乘法拟合出其参数值；4)将微观修正因子与微观影响因子之间的关系式代入宏观壁面滑移模型关系式，获得反映黏度变化和零件特征尺寸的微观壁面滑移模型关系式。本发明建立方法考虑影响壁面滑移的微观黏度变化和微型零件特征尺寸因素，显著提高对聚合物熔体流动特性预测的准确性。

主权项

一种用于注塑成型的微观壁面滑移模型建立方法，基于宏观黏度模型、分子链段长度和微型零件特征尺寸，确定毛细管流变实验方案，获得一组微型零件注塑实际壁面滑移速度v_s，且宏观壁面滑移模型的关系式如下：v_s＝ατ_w^m   (1)公式(1)中：v_s：实际壁面滑移速度，单位m/s；α：滑移系数；τ_m：剪切应力，单位MPa；m：幂律指数；其特征在于：依次有以下步骤：1)引入微观修正因子ψ对宏观黏度模型进行修正，$\mathrm{\ψ}=\frac{{\mathrm{\η}}_{micro}}{{\mathrm{\η}}_{marco}}---\left(2\right)$公式(2)中：ψ：微观修正因子；η_macro：微型零件注塑宏观黏度值；η_micro：微型零件注塑实际黏度值；${\mathrm{\η}}_{micro}=\mathrm{\ψ}\×{\mathrm{\η}}_{macro}=\mathrm{\ψ}\×\frac{{\mathrm{\η}}_0}{1+{\left(\frac{{\mathrm{\η}}_0}{{\mathrm{\τ}}^{*}}\×\mathrm{\γ}\right)}^{1-n}}---\left(3\right)$公式(3)中：ψ：微观修正因子；η₀：零剪切黏度，单位MPa.s；γ：剪切速率，单位s^‑1；n:非牛顿指数；τ^*:剪切变稀行为开始时的剪切应力，单位MPa；在对应同等参数条件下基于宏观黏度模型，即可推出一组微观修正因子值；2)考虑高分子流动是通过链段的相继跃迁实现的，将反映高分子流动特征的分子链段长度l_e和作为微结构的最小宏观尺寸的微型零件特征尺寸d的比值设为微观影响因子3)建立微观修正因子ψ与微观影响因子之间的关系式，并利用最小二乘法拟合出其参数值，即：$\mathrm{\ψ}=\exp \{T\×\[1-{\left(\frac{1000}{d}\right)}^{k\×\frac{l_e}{d}}\]\}---\left(4\right)$公式(4)中：ψ：微观修正因子；T：聚合物熔体初始温度，单位K；k：模型系数；4)将微观修正因子ψ与微观影响因子之间的关系式(4)代入宏观壁面滑移模型关系式(1)，获得反映黏度变化和零件特征尺寸的微观壁面滑移模型关系式(5)如下：$v_s=\mathrm{\α}\×\frac{{{\mathrm{\τ}}_w}^m}{\exp \{T\×\[1-{\left(\frac{1000}{d}\right)}^{k\×\frac{l_e}{d}}\]\}}---\left(5\right)$公式(5)中：v_s：实际壁面滑移速度，单位m/s；α：滑移系数；τ_m：剪切应力，单位MPa；m：幂律指数；l_e：分子链段长度，单位nm；d：微型零件特征尺寸，单位μm；确定毛细管流变实验方案，在不同的剪切速率或注射压力条件下，获得一组微型零件注塑实际壁面滑移速度v_s，拟合出微观壁面滑移模型的参数，所述剪切速率是聚合物熔体流动速度相对微流道半径的变化速率，单位s^‑1；所述注射压力是在微注塑时将聚合物熔体注射进入微型流道所需的压力，单位MPa。