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超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一种分子量极高的热塑性塑料,因具备良好的高粘弹性、高耐磨性、耐化学性、抗冲击性、耐低温性以及卫生性可用于成型多孔滤材。 UHMWPE在熔融状态下的流动性极差,其成型微孔材料的工艺十分困难,近年来,本课题组提出使用非致密注塑成型法制备UHMWPE微孔材料,其原理是UHMWPE注塑过程中会形成“喷射流”粒子,将”喷射流”粒子注入可压缩模腔,使其堆积形成微孔材料。本课题以非致密注塑成型法为基础,针对UHMWPE注塑过程中出现的“喷射流”现象建立可视化实验平台,系统的研究UHMWPE注过程中“喷射流”形成的机理及演变过程,并通过研究工艺参数、结构参数、物料体系对“喷射流”粒子微观形态和粒径分布的影响进一步调控“喷射流”粒子的形态与尺寸,为非致密注塑成型法制备UHMWPE微孔材料提供理论基础和原料基础。课题主要结论如下: 1.通过建立可视化注射平台,观察到UHMWPE注塑过程中,出现不同程度的熔体破裂现象和“喷射流”现象。 2.根据拍摄到的UHMWPE“喷射流”的形成过程,建立“喷射流”形成演变模型,随剪切速率增大,演变过程经历六个阶段,分别为:“半透明熔体阶段”、“轻微熔体畸变阶段”、“重度熔体畸变阶段”、“轻度熔体断裂阶段”、“重度熔体断裂阶段”、“高压喷射流阶段”。 3.结合观察到的UHMWPE在口模内的熔体流动状态与UHMWPE独特的粘弹特性,提出三种UHMWPE“喷射流”形成机理:模外破裂机理、模内收敛破裂机理以及模内滑移破裂机理。 4.通过研究工艺参数、流道参数对“喷射流”粒子微观形态和粒径分布的影响,找到最佳参数为:注射压力63.75MPa、机筒温度260℃、螺杆转速78.4r/min、注射速度100.8mm/s、φ1mm多孔阻流式流道喷嘴,最佳参数条件下获得的“喷射流”粒子的平均粒径值为1.27mm。