注射壓縮成型聚碳酸酯制品的低溫拉伸力學(xué)性能

蔣晶，王小峰，侯建華，李倩，徐軼洋

（1鄭州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，河南 鄭州 450001；2微納成型技術(shù)國(guó)際聯(lián)合研究中心，河南 鄭州450001；3河南省微成型技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450001；4鄭州大學(xué)力學(xué)與工程科學(xué)學(xué)院，河南 鄭州 450001）

注射壓縮成型聚碳酸酯制品的低溫拉伸力學(xué)性能

蔣晶1,2,3，王小峰2,3,4，侯建華2,3,4，李倩2,3，徐軼洋2,3,4

（1鄭州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，河南 鄭州 450001；2微納成型技術(shù)國(guó)際聯(lián)合研究中心，河南 鄭州450001；3河南省微成型技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450001；4鄭州大學(xué)力學(xué)與工程科學(xué)學(xué)院，河南 鄭州 450001）

以聚碳酸酯為材料，利用自行設(shè)計(jì)帶有壓縮功能的模具，采用常規(guī)注塑成型（IM）和注射壓縮成型方法（ICM）對(duì)比研究制品在常溫和低溫環(huán)境下的拉伸力學(xué)性能；基于單因素實(shí)驗(yàn)方法，研究熔體溫度、模具溫度、模板壓縮距離、延遲時(shí)間和壓縮力對(duì)ICM制品殘余應(yīng)力和低溫拉伸性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明：在相同的環(huán)境溫度下，ICM制品較IM制品有較大的屈服應(yīng)力和彈性模量；低溫環(huán)境下樣品的拉伸性能有所提升，并在?40℃附近出現(xiàn)了聚碳酸酯分子的次級(jí)玻璃化轉(zhuǎn)變；殘余應(yīng)力是影響ICM制品低溫拉伸性能的主要因素，較高的熔體溫度、模具溫度、模板壓縮距離，以及較短的延遲時(shí)間，較小的壓縮力會(huì)減小ICM制品的殘余應(yīng)力，提高制品的低溫拉伸性能。

聚合物；聚碳酸酯；注射壓縮成型；黏度；殘余應(yīng)力；機(jī)械性能

引 言

聚碳酸酯（PC）作為一種優(yōu)良的熱塑性工程塑料，具有良好的機(jī)械和光學(xué)性能，在汽車(chē)、航空航天、光電領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。PC分子主鏈上苯環(huán)結(jié)構(gòu)的存在，使得分子鏈剛性較大，成型加工時(shí)熔體黏度大，流動(dòng)性差，分子鏈難以完全松弛會(huì)產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力，最終影響產(chǎn)品的使用性能[1]。注射壓縮成型（injection compression molding，ICM）是一種新型的注塑成型技術(shù)，作為傳統(tǒng)注射成型的一種高級(jí)形式，它將傳統(tǒng)注射和熱壓成型結(jié)合起來(lái)，通過(guò)初始型腔擴(kuò)張變大而降低模內(nèi)充填阻力，降低由充填帶來(lái)的分子取向和取向應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)低壓注射。傳統(tǒng)的螺桿保壓被型腔壓縮所取代，避免了澆口補(bǔ)料引起的密度與應(yīng)力分布不均現(xiàn)象，保證制品尺寸穩(wěn)定性的同時(shí)，還能有效降低制件收縮翹曲和殘余應(yīng)力[2]。結(jié)合PC物料特性和ICM工藝優(yōu)點(diǎn)，PC材料的注射壓縮成型技術(shù)逐漸興起，它可以替代PMMA、有機(jī)玻璃等材料的常規(guī)注塑成型工藝，在汽車(chē)天窗、航空透明件和光學(xué)透鏡等應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展?jié)摿薮骩3]。

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)PC材料的ICM工藝研究主要集中在成型工藝參數(shù)對(duì)制品質(zhì)量的影響方面。Wu和Huang等[4-7]利用數(shù)值模擬和正交試驗(yàn)的方法，針對(duì)薄壁制品研究了工藝參數(shù)對(duì)復(fù)寫(xiě)率和收縮率的影響。IKV通過(guò)自行設(shè)計(jì)的全閉環(huán)工藝在線檢測(cè)系統(tǒng)研究了ICM厚壁光學(xué)制品體積收縮對(duì)于工藝參數(shù)的依賴(lài)性[8]。陳宇宏課題組[9-10]通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段，通過(guò)改變不同成型工藝參數(shù)，對(duì)比研究了ICM和IM制品翹曲量和殘余應(yīng)力對(duì)光學(xué)性能的影響。然而，通過(guò)改變工藝參數(shù)，研究制品殘余應(yīng)力和力學(xué)性能的關(guān)系鮮有報(bào)道。

影響聚合物力學(xué)性能的因素主要有兩類(lèi)[11]：一類(lèi)是與材料本身結(jié)構(gòu)有關(guān)（高分子化學(xué)結(jié)構(gòu)、分子量及分布、結(jié)晶和取向、應(yīng)力集中物等）；另一類(lèi)是環(huán)境條件，如溫度、作用力速度和光照等。聚合物制品力學(xué)性能的改變本質(zhì)上是由于微觀結(jié)構(gòu)即聚合物材料內(nèi)部分子的聚集態(tài)發(fā)生變化所致，對(duì)于大多數(shù)結(jié)晶型聚合物而言，造成力學(xué)性能改變的主要原因是結(jié)晶形態(tài)的變化[12-13]。充填過(guò)程中的分子鏈取向效應(yīng)和非均勻冷卻產(chǎn)生的局部應(yīng)力集中，則是影響無(wú)定形聚合物制品拉伸性能的主要原因[14]。

由于PC材料在寬廣的溫度范圍內(nèi)有較好的穩(wěn)定性，使得PC材料的ICM工藝有更廣闊的應(yīng)用前景。目前學(xué)者針對(duì)PC常規(guī)注塑制品在常溫和高溫環(huán)境下的性能研究較多，而對(duì)其低溫條件下，特別是針對(duì)ICM工藝還未有報(bào)道，而研究低溫服役條件下制品的使用性能更有實(shí)際意義。本文以注射壓縮成型PC標(biāo)準(zhǔn)拉伸樣條為研究對(duì)象，研究在常溫（25℃）和低溫（?25℃）不同服役溫度下ICM制品的拉伸力學(xué)性能。以成型工藝參數(shù)為紐帶，研究制品殘余應(yīng)力和低溫拉伸性能的關(guān)系，把殘余應(yīng)力分布作為一種微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)和制品拉伸力學(xué)性能關(guān)聯(lián)起來(lái)。從而為開(kāi)展針對(duì)冰箱冷凍抽屜、室外建筑材料、汽車(chē)車(chē)燈和室外面罩等低溫服役條件下結(jié)構(gòu)功能件的ICM工藝可行性研究奠定基礎(chǔ)。

1 實(shí)驗(yàn)材料和方法

1.1 材料及模具設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)材料選用臺(tái)灣奇美實(shí)業(yè)股份有限公司牌號(hào)PC-110的聚碳酸酯，熔體流動(dòng)速率為10 g·(10 min)?1（300℃，1.2 kg，ASTM D1238）, 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為147.9℃。

注射壓縮模具與普通模具的主要區(qū)別就在于它的壓縮功能。基于樣品和注塑機(jī)功能，本文采用自行研制的整體式注射壓縮成型模具（圖1），即動(dòng)模整體式前進(jìn)，型腔局部實(shí)現(xiàn)壓縮。為了滿(mǎn)足高精度壓縮行程要求，將壓縮模設(shè)計(jì)成帶矩形壓縮底板的模芯嵌件并固定在動(dòng)模鑲塊。模具合模時(shí)，由注塑機(jī)來(lái)控制模具壓縮間隙（小于設(shè)計(jì)時(shí)的最大預(yù)留間隙），通過(guò)模芯嵌件與型腔間高精度緊密配合對(duì)型腔四周封膠，防止充填過(guò)程中熔體漏料。充填完成后，注塑機(jī)通過(guò)二次鎖模機(jī)構(gòu)再次使動(dòng)模前進(jìn)，實(shí)現(xiàn)壓縮功能，直到模芯嵌件達(dá)到最大前進(jìn)距離，獲得所設(shè)計(jì)的模具型腔尺寸。

1.2 成型設(shè)備及工藝

成型設(shè)備采用具有獨(dú)立二次鎖模功能的JSW-140D全電動(dòng)注塑機(jī)（螺桿直徑40 mm），該設(shè)備為多段位超高速閉環(huán)控制注塑成型機(jī)，采用“射出序動(dòng)”壓縮控制方式。注塑前PC物料在120℃條件下真空干燥4 h，使用快速水分測(cè)定儀（MS-70型，精度0.001%）測(cè)試物料含水率，保證指標(biāo)不超過(guò)0.02%。

基于課題組前期研究成果[15]，本文采用單因素成型工藝試驗(yàn)，研究熔體溫度、模具溫度、壓縮距離、延遲時(shí)間和模板壓縮力對(duì)ICM制品殘余應(yīng)力和低溫拉伸性能的影響，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析“工藝參數(shù)-微觀形態(tài)-力學(xué)性能”的內(nèi)在聯(lián)系。主要工藝參數(shù)如表1所示。

表1 主要成型工藝參數(shù)Table 1 Main molding process parameter

1.3 殘余應(yīng)力測(cè)試

采用正交平面偏振光法對(duì)試樣的應(yīng)力分布進(jìn)行光彈分析，儀器：ZLY-350中型應(yīng)力儀。圖2所示為白光下制品光彈應(yīng)力條紋分布，由于注塑工藝未優(yōu)化，澆口附近剪切應(yīng)力較大，引起熔體流動(dòng)無(wú)序；充填末端保壓不充分導(dǎo)致制品收縮較大，因此澆口附近和制品末端光彈應(yīng)力分布混亂。為了更好地表征應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)的變化，本文選取制品中間50 mm×10 mm矩形區(qū)域?yàn)檠芯繉?duì)象。通過(guò)Image J軟件，計(jì)算最高等級(jí)應(yīng)力條紋（藍(lán)綠色條紋）[16]所占面積分?jǐn)?shù)（MSA%）表征制品內(nèi)部殘余應(yīng)力大小。

1.4 拉伸性能測(cè)試

制品尺寸按照標(biāo)準(zhǔn)拉伸樣條設(shè)計(jì)（ASTM D638），單軸拉伸測(cè)試在Instron 5585拉力試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。整個(gè)測(cè)試過(guò)程在如圖3自行改裝的密閉溫控箱里進(jìn)行，拉伸速率設(shè)定50 mm·min?1（其中，選取1 mm·min?1的拉伸速率測(cè)試彈性模量），拉伸環(huán)境溫度為?25℃。為了保證樣品在低溫環(huán)境下測(cè)試數(shù)據(jù)的可靠性和穩(wěn)定性，實(shí)驗(yàn)前所有樣品在?25℃醫(yī)用冷藏柜保存24 h，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中快速更換樣品，待溫度穩(wěn)定后開(kāi)始測(cè)試，每組工藝測(cè)試5個(gè)樣品。

1.5 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能（DMA）測(cè)試

測(cè)試設(shè)備：動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀（DMA），Q800，美國(guó)TA公司。DMA測(cè)試試樣通過(guò)拉伸試樣切割而成，幾何尺寸為40 mm×10 mm×4 mm。測(cè)試選用單懸臂梁夾具，溫度掃描模式，掃描溫度范圍：?60～160℃，振動(dòng)頻率1 Hz，升溫速率3℃·min?1，振幅10 μm。

圖2 ICM制品光彈應(yīng)力條紋分布Fig.2 Distribution of photoelastic stress stripe of ICM part

圖3 低溫拉伸試驗(yàn)裝置Fig.3 Low temperature tensile experiment device

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 IM/ICM制品室溫/低溫力學(xué)性能對(duì)比

圖4 IM、ICM制品在常溫和低溫下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線Fig.4 Stress-Strain curves of IM,ICM parts with different temperature

圖4表示在室溫（25℃）和低溫（?25℃）條件下，通過(guò)ICM、IM兩種成型工藝制品的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線。拉伸過(guò)程中所有樣品均在斷裂前發(fā)生了屈服，由于實(shí)驗(yàn)溫度遠(yuǎn)低于PC聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，因此可以說(shuō)所有制品在拉伸過(guò)程中均出現(xiàn)了強(qiáng)迫高彈形變。從圖5所示的DMA分析結(jié)果看出，當(dāng)溫度在?40℃附近時(shí)，損耗模量曲線出現(xiàn)了小峰值，從力學(xué)內(nèi)耗角度分析，PC分子鏈內(nèi)部存在鏈段相對(duì)遷移而產(chǎn)生摩擦力，產(chǎn)生內(nèi)耗峰，PC聚合物在此溫度范圍內(nèi)分子鏈產(chǎn)生了次級(jí)松弛[17]。因此，雖然PC分子鏈的整鏈和鏈段運(yùn)動(dòng)被凍結(jié)了，但仍然存在側(cè)基、支鏈、主鏈上官能團(tuán)等小尺寸運(yùn)動(dòng)單元（如PC主鏈上的的局部運(yùn)動(dòng)）的松弛時(shí)間與拉伸速度相適應(yīng)，制品可以在斷裂前發(fā)生高彈形變。

圖5 溫度對(duì)PC樣品儲(chǔ)能模量和損耗模量的影響Fig.5 Storage and loss modulus variation as function of temperature

對(duì)比圖4和表2所列結(jié)果，無(wú)論IM和ICM制品，隨著環(huán)境溫度的降低，制品的屈服強(qiáng)度和彈性模量均增大。根據(jù)玻璃態(tài)高聚物強(qiáng)迫高彈形變和時(shí)溫等效原理，松弛時(shí)間τ與應(yīng)力σ存在以下關(guān)系[11]

式中，ΔE是活化能；α是材料常數(shù)。PC鏈段的松弛時(shí)間在低溫作用下延長(zhǎng)，為了保證高聚物發(fā)生強(qiáng)迫高彈形變，鏈段的松弛時(shí)間必須縮短到與拉伸速度相適應(yīng)，需要更大的外力作用，所以低溫下制品的拉伸屈服應(yīng)力比常溫下的數(shù)值增大。其中，IM制品在低溫下制品屈服應(yīng)力和彈性模量較常溫狀態(tài)分別提高了15%和9%；ICM制品兩項(xiàng)指標(biāo)則分別提高了16%和11%。此外，在DMA儲(chǔ)能模量變化曲線上，?25和25℃對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)能模量分別為1428和1340 MPa，低溫下PC材料的模量提高了7%，模量的增加與單軸拉伸力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果相差不大。

表2 拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 2 Tensile experiment results

在相同環(huán)境溫度下，ICM制品拉伸屈服強(qiáng)度和彈性模量比IM制品均有所提升，這與兩者內(nèi)部殘余應(yīng)力的大小和分布有關(guān)系。圖6表示IM和ICM制品在?25℃低溫下靜置12 h后的應(yīng)力光彈照片和最高應(yīng)力條紋的面積分?jǐn)?shù)，結(jié)果顯示兩種不同工藝下的成型制品殘余應(yīng)力分布趨勢(shì)相同：沿著流動(dòng)方向應(yīng)力條紋分布均勻且沿中心線呈規(guī)則的幾何軸對(duì)稱(chēng)分布；垂直流動(dòng)方向上，從芯部區(qū)域到模壁邊緣應(yīng)力等級(jí)呈現(xiàn)連續(xù)性升高（等差線條紋按照黑黃紅紫藍(lán)綠的顏色變化），符合應(yīng)力分布連續(xù)性原理，靠近模壁處應(yīng)力等級(jí)最高。但是，ICM制品最大應(yīng)力條紋面積較IM制品減少近一半，殘余應(yīng)力較小。由于成型制品殘余應(yīng)力增大，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生較多銀紋，銀紋附近產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而降低高聚物的力學(xué)強(qiáng)度?？紤]到兩種成型方式的特點(diǎn)，ICM由于充填過(guò)程中模板壓縮間隙的存在，降低了充填過(guò)程中的注射壓力，低壓注塑的效果減弱了熔體與壁面的剪切應(yīng)力，從而削弱了由于剪切流動(dòng)誘導(dǎo)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。同時(shí)，ICM中模板直接壓縮熔體進(jìn)行保壓和冷卻，型腔壓力分布更均勻，制品收縮率減小且不均勻程度降低，制品翹曲變小，熱誘導(dǎo)殘余應(yīng)力降低，制品力學(xué)性能提高。

圖6 IM ICM制品殘余應(yīng)力對(duì)比Fig.6 Compared results of residual stress between IM and ICM

2.2 工藝參數(shù)對(duì)ICM制品殘余應(yīng)力和低溫拉伸性能的影響

圖7所示為熔體溫度、模具溫度、模板壓縮距離、延遲時(shí)間和模板壓縮力的變化與制品內(nèi)部殘余應(yīng)力的關(guān)系。和常規(guī)注塑規(guī)律相似，隨著熔體溫度和模具溫度的升高，殘余應(yīng)力呈遞減趨勢(shì)[18]。原因可解釋如下：熔體溫度升高，降低了聚碳酸酯充填的黏度，分子鏈的取向應(yīng)力減小，同時(shí)較高的熔體溫度減小應(yīng)力松弛時(shí)間，流動(dòng)殘余應(yīng)力降低。提高模具溫度一方面可以減小熔體與模壁間的熱傳導(dǎo)率，使熔體盡可能保持較低黏度，減小流動(dòng)過(guò)程中的剪切應(yīng)力，流動(dòng)殘余應(yīng)力較??；另一方面，較高的熔體溫度意味著ICM中壓縮有效作用時(shí)間延長(zhǎng)，降溫速率縮短，有利于熔體彈性形變的恢復(fù)，增加分子鏈的解取向程度，有效降低熱殘余應(yīng)力。

圖7 工藝參數(shù)對(duì)ICM制品殘余應(yīng)力的影響Fig.7 Compared results of residual stress between IM and ICM

圖8 工藝參數(shù)對(duì)ICM制品拉伸力學(xué)性能的影響Fig.8 Effect of process parameters on tensile properties of ICM parts

在模板壓縮熔體過(guò)程中，壓縮距離的增加可有效降低制品殘余應(yīng)力。在相同注射速率下，壓縮距離的增大意味著初次合模間隙的變大，熔體實(shí)際充填型腔變厚，型腔壓力降低，充填過(guò)程中熔體剪切應(yīng)力較低，分子鏈內(nèi)部取向程度不高，導(dǎo)致流動(dòng)殘余應(yīng)力減小。但并非壓縮距離越大越好，對(duì)于厚度一定的制品，采用順序式注射壓縮成型時(shí)，壓縮距離過(guò)大會(huì)導(dǎo)致壓縮開(kāi)始時(shí)熔體前沿流動(dòng)不穩(wěn)定，制品表面易出現(xiàn)壓縮痕。對(duì)于本次實(shí)驗(yàn)使用的模具，當(dāng)壓縮距離超過(guò)4 mm時(shí)，壓縮痕較明顯。

圖7結(jié)果還發(fā)現(xiàn)制品殘余應(yīng)力隨著壓縮延遲時(shí)間和模板壓縮力的增大而增大。增加延遲時(shí)間會(huì)提升熔體前沿的降溫速率，熔體在壓縮作用下充填流動(dòng)時(shí)的黏度變大，對(duì)于本身流動(dòng)性較差的聚碳酸酯材料而言，為了保證熔體充填的順利進(jìn)行，需要提高注射速率和注射壓力，會(huì)出現(xiàn)較大的剪切應(yīng)力和分子鏈取向應(yīng)力，已高度取向的分子鏈無(wú)法在較低的溫度場(chǎng)下充分松弛，因此在充填結(jié)束轉(zhuǎn)壓縮的位置流動(dòng)殘余應(yīng)力增加明顯。ICM的主要成型特點(diǎn)是模板壓縮熔體替代螺桿補(bǔ)料保壓，壓縮過(guò)程實(shí)質(zhì)包含了保壓和冷卻過(guò)程。充填結(jié)束后，高聚物熔體在模板壓縮力作用下受到拉伸作用[19]，壓縮力增大時(shí)，對(duì)于型腔內(nèi)一定質(zhì)量的熔體拉伸應(yīng)力較大，熔體在壓縮充填過(guò)程中的速度梯度增加，剪切應(yīng)力較大，這些應(yīng)力無(wú)法在冷卻階段進(jìn)行充分松弛，從而殘留較高的殘余應(yīng)力。

對(duì)于聚碳酸酯制品，殘余應(yīng)力的存在使得制品在受外力作用時(shí)材料內(nèi)部應(yīng)力分布狀態(tài)發(fā)生改變，殘余應(yīng)力高的區(qū)域應(yīng)力集中效應(yīng)更明顯，銀紋、裂紋產(chǎn)生和發(fā)展的速度較快，降低制品的力學(xué)強(qiáng)度。圖8表示工藝參數(shù)對(duì)ICM制品低溫拉伸性能的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)拉伸屈服應(yīng)力和彈性模量的變化趨勢(shì)和殘余應(yīng)力相反[14]，即：隨著熔體溫度、模具溫度和模板壓縮距離的增加，ICM制品的拉伸屈服應(yīng)力和彈性模量均不同程度變大；而模板壓縮力和壓縮延遲時(shí)間的提高則會(huì)降低兩項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)。該結(jié)論很好地反映了本研究中ICM制品低溫力學(xué)性能的變化主要受制品內(nèi)部殘余應(yīng)力分布的影響。

此外，作為PC材料固有屬性的彈性模量，主要受充填過(guò)程中流動(dòng)誘導(dǎo)分子鏈取向變化的影響。聚合物分子鏈取向越大，分子鏈的堆砌越緊密，分子鏈順著外力方向平行排列能承受的應(yīng)力較大，抵抗沿外力方向施加的應(yīng)力越大，使得斷裂時(shí)，破壞主價(jià)鍵的比例增加，而主價(jià)鍵強(qiáng)度比范德華力強(qiáng)很多[11]。本研究中，當(dāng)模板壓縮距離增大時(shí)，熔體在低剪切速率下充填型腔，分子鏈內(nèi)部由于流動(dòng)誘導(dǎo)引起的取向程度降低，相應(yīng)拉伸強(qiáng)度和彈性模量本應(yīng)有所降低。但是，由于圖7結(jié)果顯示模板壓縮距離的增大會(huì)使制品殘余應(yīng)力降低，最終制品的拉伸強(qiáng)度和彈性模量略有升高。此時(shí)，分子鏈取向和殘余應(yīng)力對(duì)制品拉伸性能競(jìng)爭(zhēng)作用的結(jié)果是制品的屈服強(qiáng)度和彈性模量升高，因此，殘余應(yīng)力比分子鏈取向?qū)C制品拉伸強(qiáng)度的影響更大。

3 結(jié) 論

（1）相比IM制品，ICM制品有較小的殘余應(yīng)力和較高的拉伸屈服應(yīng)力和彈性模量。在低溫環(huán)境下，兩種成型制品的屈服應(yīng)力和彈性模量均有所提高，且在?40℃附近PC分子鏈段出現(xiàn)了次級(jí)松弛現(xiàn)象；

（2）本文所列成型窗口中，較高的熔體溫度和模具溫度，較大的模板壓縮距離使制品有降小的殘余應(yīng)力，而較長(zhǎng)的延遲時(shí)間和較大的模板壓縮力則會(huì)使殘余應(yīng)力有所增大；

（3）ICM制品的低溫拉伸性能隨著熔體溫度、模具溫度和壓縮距離的增大而提高，而壓縮延遲時(shí)間和壓縮力的變大則會(huì)削弱拉伸性能。殘余應(yīng)力是引起ICM制品低溫拉伸性能變化的主要因素。

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Tensile properties of ICM polycarbonate part under low temperature

JIANG Jing1,2,3, WANG Xiaofeng2,3,4, HOU Jianhua2,3,4, LI Qian2,3, XU Yiyang2,3,4
(1School of Material Science and Engineering,Zhengzhou University,Zhengzhou450001,Henan,China;2National Centre for International Joint Research of Micro-Nano Moulding Technology,Zhengzhou450001,Henan,China;3Key Laboratory of Micro Molding Technology at Henan Province,Zhengzhou450001,Henan,China;4School of Mechanics and Engineering Science,Zhengzhou University,Zhengzhou450001,Henan,China)

Tensile properties of conventional injection molding (IM) PC (polycarbonate) and injection-compression molding (ICM) parts in room and low temperature were compared. The effect of five process parameters (melt and mold temperature, compression distance, delay time and compression force) on residual stress and tensile properties of ICM parts under low temperature was investigated systematically. The results showed that higher tensile yield stress and Modulus were found for ICM parts compared with IM part. Tensile properties of ICM or IM parts were improved under low temperature. Secondary transition were discovered around ?40℃ for PC. As the most influenced morphology, the residual stress of ICM parts has the opposite variation as the function of process parameters. Higher melt and molding temperature, bigger compression distance, shorter delay time and smaller compression force can be helpful to give lower residual stress value, and thus to improve the tensile properties.

polymers; polycarbonate; injection-compression molding; viscosity; residual stress; mechanical properties

LI Qian, mmtlab@zzu.edu.cn

10.11949/j.issn.0438-1157.20150292

TQ 028.8

：A

：0438—1157（2015）10—4268—07

2015-03-10收到初稿，2015-05-26收到修改稿。

聯(lián)系人：李倩。

：蔣晶（1983—），男，博士研究生。

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（11372286）；高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)科研聯(lián)合資助基金項(xiàng)目（20124101110007）。

Received date: 2015-03-10.

Foundation item: supported by the National Natural Science Foundation of China (11372286) and the Specialized Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education of China (20124101110007).