第 28 卷第 5期 2012 年 5 月 高分子资料科学与工程 P C》 L Y M E R M A T E R IA L S S C IE NC E A ND E NG INE E R IN G V o1． 28 ， No． 5 M a y 20 12 聚合物球晶成长进程模仿 沈俊芳 ，闵志宇 ，陈静波2，申长雨2 ( 1．洛阳理工学 院机电工程系 ， 河南 洛 阳 471023； 2．郑州大学橡塑模具 国家工程研讨中心 ， 河南 郑州 450002) 摘要： 结晶性聚合物在熔融态冷却进程中， 往往伴跟着球晶的生成， 球晶的密度和尺度散布直接影响到制品的热力学、 光 学及力学功能。文中研讨了聚合物冷却进程中球晶的形状学演化； 模仿了球晶在成长进程中的形状演化进程； 调查了成 ...

  第 28 卷第 5期 2012 年 5 月 高分子资料科学与工程 P C》 L Y M E R M A T E R IA L S S C IE NC E A ND E NG INE E R IN G V o1． 28 ， No． 5 M a y 20 12 聚合物球晶成长进程模仿 沈俊芳 ，闵志宇 ，陈静波2，申长雨2 ( 1．洛阳理工学 院机电工程系 ， 河南 洛 阳 471023； 2．郑州大学橡塑模具 国家工程研讨中心 ， 河南 郑州 450002) 摘要： 结晶性聚合物在熔融态冷却进程中， 往往伴跟着球晶的生成， 球晶的密度和尺度散布直接影响到制品的热力学、 光 学及力学功能。文中研讨了聚合物冷却进程中球晶的形状学演化； 模仿了球晶在成长进程中的形状演化进程； 调查了成 核诱 导时刻、 成核 密度 、 成长速 率和磕碰对球 晶形 态改变 的影响 ； 比较 了等 温文非等温条4~ - T 聚合 物的结 晶进程。研 究 依据成果得出， 在等温结晶进程中跟着温度的下降， 晶粒越来越细化， 结晶程度渐渐的变大， 球晶磕碰鸿沟为直线； 非等温结晶 进程 中因为温度 一直在下降 ， 不断 呈现新的球晶 ， 晶体 巨细不一 ， 磕碰后鸿沟为 曲线。 关键词： 聚合物； 球晶； 模仿； 形状学 中图分类号 ： O631． 1 3 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1000 7555(2012)05。 0187 04 球 晶是聚合物结 晶进程 中最常见的结晶形状 ， 球 晶的成长进程直接影响着聚合物终究的微观结构和 制品的功能。其结晶进程理论的研讨相对 很老练 ， 但通过数值剖析的办法和计算机图形学的手法把球晶 的成长进程直接显示出来还少有报导。 本文依据静态结 晶动力学理论模型 ， 通过计算机 可视化技能模仿 了球晶在等温文非等温条件下的成长 进程 ⋯ 。 1理论模型 结晶进程分为成核和晶粒长大两个进程。同一晶 粒从成核到晶粒长大的整一个完好的进程 中， 沿 晶核 向四周呈 对称发散状成长， 终究构成 以晶核为对称 中心的球体 结构 。气温改变是影响球 晶成长进程最重要的要素。 1． 1等温结晶进程形状学模型 1． 1． 1 结晶诱 导时刻模型 ： 结 晶诱导时刻是在晶核 呈现之前的潜伏期 ， 它是指资料发生结晶行为 、 呈现放 热峰时的开始时刻。 等温结 晶诱 导时 间 ， ； 契合 Godovsky Slornimsky 方程【 引， 即 ： t i= t ( 丁 一丁) ～ 式中： t ， 口 资料常 数， 与温 度无关 ， 可 由实验 确 定 ； 丁 熔 点 ； 丁等温结 晶温 度。关于 同一 种 资料， 其诱导时刻仅与结晶温度有关。 1． 1． 2成核模型：结 晶性聚合物静态结晶进程一般 为均相成核。成核密度与过冷度有关[ ] ： 1 n( N ) = a△ T 十b 式 中： N 成 核密度 ( ／ m ) ； A T = T 一丁 过冷 度 ； a 、 6实验 测定 的资料常数。由此可得到成核 密度 N ： N = exp( aA T + b) 当温度从熔点降到结 晶温度后 ， 便进入 了成核 阶 段。通过诱导时刻 ti 后 ， 聚合物分子到达临界体积 ， 晶核呈现 ， 其方位 随机散布 ， 随后便进入球 晶成长 阶 段 。 1． 1． 3球 晶成长模型 ： 在静态等温结晶进程 中， 球晶 长大进程所阅历的温度前史相同 ， 球 晶沿着 晶核向四 周放射状成长， 终究构成巨细共同 的球体结构。其径 向成长速度可由 Hoffman Lauritzen 方程确认 ： V exp( ) eXp( ) 式中： Rg= 8． 314 J ／ (如 Ik)气体常数； T = 丁 g 30； 7 )0成长速率常数 ； QT熔体分散到晶体 界面所需的活化能； K 构成晶核所需的自由能； 一ATk= ，， 一 T 过冷度； f = 』_ 校正因 子 。 收稿 口期 ：2Ol 1 ()6 28 金项 口：国家 f I然科学基金赞助项 目( 10872185) ； 洛刚 通 汛联 系人 ：沈俊芳 ， 主要从 ： I 学院青年 金 高分子资料成~, a ． Jji _t-数仉摸拟研讨 ， E． mail：shen8009@ 126． CO I TI