高分子材料成型的案例
晚19:00｜第七期“仿真大講堂”——高分子材料智能制造數字仿真技術
“高分子材料數字仿真技術大講堂”作為“仿真大講堂”系列活動的第7期，邀請到“長江學者”特聘教授、北京化工大學機電工程學院院長楊衛民作報告分享。
楊衛民院長的報告題目為《高分子材料智能制造數字仿真技術》。在國家重點研發計劃等項目支持下，為發展高分子材料先進制造技術，北京化工大學交叉學科創新團隊“英藍實驗室”圍繞高端塑料制品精密模塑成型和高性能輪胎直壓硫化定型等領域的關鍵核心技術持續攻關，針對強非線性流變體多場耦合復雜工藝過程的數字仿真，創建了高分子材料加工成型創新研究平臺，開展了從1D到3D的系列創新研究，結合數字仿真和人工智能技術，提出了高分子材料3D復印智能模塑成型技術。
楊衛民院長將以將以深厚的專業造詣、豐富的實踐經驗對高分子材料智能制造數字仿真技術領域的相關應用展開深度分析。歡迎協會（學會）會員、仿真界同仁積極報名參加。
專家簡介
楊衛民，“長江學者”特聘教授，北京化工大學教授、博導，機電工程學院院長，兼任中國塑料加工協會專家委員會主任、中國塑料機械工業協會專家委員會副主任和世界塑料工程師學會注塑專委會主席等，帶領團隊承擔國家重點研發計劃等多項科研任務。在“高分子材料加工成型與先進制造技術”領域面向國家重大需求，開展了精密注塑成型裝備、直壓全電磁感應加熱精密定型硫化技術、聚合物熔體微分靜電紡絲納米纖維綠色制造技術、聚合物熔體微積分層疊復合成型、3D打印與3D復印技術等研究，創造了顯著的經濟效益和社會效益。創新成果獲授權發明專利280余件，出版著作16本，發表論文600余篇，榮獲國家科技進步二等獎2項、省部級科技獎15項。
展開 Moldex3D模流分析之高分子射出成型
模具設計者和開發者在高分子射出成型加工制程上，經常遭遇結合線、流紋、凹痕等缺陷，或是加纖塑料件的表面浮纖等成型問題。一般來說，這些問題可藉由提高模具溫度獲得改善，然而，提高模具溫度會導致成型周期時間延長。因此，業界開始應用一項新的成型加工技術-快速模具溫度加熱冷卻成型技(Variotherm)，藉由模具溫度的快速切換，換取制程不同階段所需的溫度。快速模具溫度加熱冷卻成型技術在充填階段迅速提高模具表面溫度，并且在保壓階段開始時將模具溫度快速冷卻。
如此一來，塑件表面溫度即可依據不同成型階段進行動態調整。射出充填階段的高模溫條件將有效改善塑料的流動性及降低射出件表面問題(例如結合線、流痕、浮纖…等)發生的機會；而冷卻階段模溫的低溫切換，也能有效縮短成型周期時間。由于快速模具溫度加熱冷卻成型技術能在產品質量和生產成本之間取得完美平衡，近年來在塑料射出成型產業上獲得重視。
挑戰
? 冷卻與加熱切換時間點的優化
? 決定變模溫制程中，對模具加熱需要多少能量，以及對模具的冷卻需要多大的冷卻液流量
? 在劇烈的溫度變化制程下，如何將模具的壽命優化
Moldex3D 解決方案
為了滿足變模溫制程對CAE分析的需求，Moldex3D提供完整的分析工具，可模擬各種模具快速加熱和冷卻情形，完整整合充填、保壓及冷卻階段的真實三維數據。
? 決定制程參數，例如: 冷卻系統、加熱系統、模溫度、冷卻時間等等
? 可檢視模具溫度在模具表面及任意截面的分布和不同時間的變化
? 利用快速溫度變化解決塑件充填和保壓問題
? 仿真冷卻系統效率并洞悉潛在缺陷
? 改善縫合線、流痕、收縮和提高產品平整度
展開 高分子成型有限元分析軟件的理論基礎（英文）
如題
GPC與APC：誰更適合于高分子材料分子量測試分析
高分子材料問世至今僅有一百多年的歷史，但其發展速度之快及應用范圍之廣，使它和鋼鐵、木材、水泥一起構成現代社會的四大基礎材料。與其它材料相比，高分子材料具有非常優良的成型加工性能和機械強度，這與其特殊的結構、分子量大小和分子量的差異程度（分子量分布）有著非常密切的關系。
因此，掌握平均分子量和分子量分布等信息，對于高分子材料的研究、開發、制備以及生產工藝管理和品質把控等方面至關重要。
PART 01
一、分子量測試常用設備
GPC也可稱為體積排阻色譜(SEC)，是一種用溶劑作流動相，多孔性填料或凝膠作為分離介質的柱色譜。接上不同的檢測器，GPC可以同時測定聚合物的各種相對分子質量及其分布。
超高效聚合物色譜儀（Advanced Polymer Chromatography，APC），在高分子化合物的分子量及分子量分布測定中具有顯著優勢，與傳統的凝膠色譜儀比較，提高了分離度，尤其在相對較小分子部分，獲得了更好的分離效果，可以得到較為準確的分子量和分子量分布，分析速度快，由于使用了小顆粒的凝膠色譜柱，分離速度大大提升，平均分析時間縮短了3~5倍。
展開 
2020碳纖維材料展|復合材料展|高分子材料展
新型無機非金屬材料
先進陶瓷、特種玻璃、新型建筑材料、人工晶體、藍寶石、耐磨材料及設備等；
5. 高性能纖維及復合材料
高性能纖維及材料、碳纖維材料、樹脂基復合材料、碳/碳復合材料、金屬復合材料及設備等；
6. 先進高分子材料
聚酰亞胺、聚四氟乙烯、聚碳酸脂、功能彈性體材料、特種橡膠、工程塑料、硅材料、氟塑料、高性能氟硅材料、功能性膜材料及設備等；
7. 新能源材料
光催化能源材料、太陽能光伏材料、鋰離子電池材料、先進儲能材料、風電材料、新光源材料、油氣田先進材料及設備等；
8. 電子材料
介電材料、半導體材料、集成電路和光電器件材料、壓電與鐵電材料、熱電材料、導電金屬及其合金材料、磁性材料、光電子材料、電磁波屏蔽材料、多鐵材料、鐵電材料、非晶合金、氧化物存儲材料及設備等；
9.
展開 塑膠材料篇：高分子的結構，影響著材料的諸多性能
塑膠材料的種類繁多，性能各異，雖然常用的材料還不算太多，但是有些材料性能差異很大，有些則比較相似，如果我們光靠記憶各材料的性能來熟悉材料，顯然是比較低效的，特別是一些你不常使用的材料，即使當時你能記住它具體性能用途，但是估計也會很快忘記。所以，這個時候，理論、原理性的知識就顯得尤為重要，以下內容實際上在上學時我們都學過，只是當時很難去理解，現在回過頭來看，其實還是有些收獲的。
高分子鏈的結構，其實影響著高分子塑膠材料很多性能，如強度、剛度、沖擊強度等物理性能，有些材料分子結構式非常相似，但性能卻各異，比如這三種材料：PE、PS、PVC。
本文為啥把它們三放在一起舉例介紹呢，主要是他們名字太相似了，咋一看，一字之差，實際上它們的性能差別很大，它們都為五大通用塑膠之一，產量大，價格便宜，廣泛應用于日常產品上。
PE，學名稱為“聚乙烯”，是指由乙烯單體經自由基加聚反應合成的聚合物。
PS，學名稱為“聚苯乙烯”，是指由苯乙烯單體經自由基加聚反應合成的聚合物。
PVC，學名稱為“聚氯乙烯”，是指由氯乙烯單體經自由基加聚反應合成的聚合物。
PE、PS和PVC的單體化學結構式如下，可以看出，結構式的主要區別是，PS中苯環取代了PE（聚乙烯）中的一個氫原子，而PVC中氯原子取代了PE（聚乙烯）中的一個氫原子。
所以也統稱聚乙烯類塑膠，其中把苯環、CI等稱為取代基（R），它們的聚合反應如下：
由于分子結構的不同，所表現出來的性能也會不同，從上面的結構式可以看出，PE的分子結構具有對稱性，而PS和PVC分子結構不對稱。
那么對稱或不對稱的分子鏈結構對聚合物的性能有什么影響呢？
展開 [醫用高分子材料]
由于膠原是大分子蛋白質，其具有良好的理化性質和優良的生物學性能，被廣泛用于外科手術縫合線、止血材料、創傷敷料、人工皮膚、藥物控釋放載體、組織工程等領域。
3.硅橡膠
硅橡膠是一種以Si-O-Si為主鏈的直鏈狀高分子量的聚有機硅氧烷為基礎，添加某些特定組分，按照一定的工藝要求加工后，制成具有一定強度和伸長率的橡膠態彈性體。硅橡膠具有良好的生物相容性、血液相容性及組織相容性，植入體內無毒副反應，易于成型加工、適于做成各種形狀的管、片、制品，是目前醫用高分子材料中應用最廣、能基本滿足不同使用要求的一類主要材料。具體應用有：靜脈插管、透析管、導尿管、胸腔引流管、輸血、輸液管以及主要的醫療整容整形材料。
4.聚乳酸
聚乳酸是以乳酸或丙交酯為單體化學合成的一類聚合物，屬于生物降解的熱塑性聚酯，具有無毒、無刺激、良好的生物相容性、可生物分解吸收、強度高、可塑性加工成型的合成類生物降解高分子材料。其降解產物是乳酸、CO2和H2O。經FDA批準可用作手術縫合線、注射用微膠囊、微球及埋置劑等制藥的材料。
5.聚氨酯
聚氨酯是指高分子主鏈上含有氨基甲酸酯基團的聚合物，簡稱PU，是由異氰酸酯和羥基或氨基化合物通過逐步聚合反應制成的，其分子鏈由軟段和硬段組成。聚氨酯具有一個主要的物理結構特征是微相分離結構，其微相分離表面結構與生物膜相似，由于存在著不同表面自由能分布狀態，改進了材料對血清蛋白的吸附力，抑制血小板黏附，具有良好的生物相容性和血液相容性。
展開 高分子材料的流變特性簡介
高分子材料的流變特性簡介
■蘇州誠模精密 / 孫同杰經理&韓強檢測工程師
高分子材料的黏彈性
高分子熔體或溶液具有黏彈性，即在變形時會有黏性損耗，流動時也會產生彈性記憶效應。從概念上來說，這種黏彈性可以分為線性黏彈性和非線性黏彈性。其中，非線性黏彈性也是高分子材料流變學的主要研究內容。值得注意的一點是高分子熔體或溶液的彈性，與我們常規意義上所說的高分子的本體彈性有些不同。比如橡膠類材料交聯后，在常溫下具有高彈性，這種高彈性來自于高彈態下高分子的鏈段運動，并且因為交聯網絡的，形變可以完全恢復。而高分子熔體或溶液的彈性，或者處于黏流態下的高分
子的彈性，其發生總是伴隨不可逆的黏性流動，也因此稱之為黏彈性；其原理與高分子纏結形成的不完善的網絡結構有關，這種網絡也不同于交聯橡膠網絡。
所謂線性黏彈性，是指高分子在小變形下的流變行為。比如，用旋轉流變儀測試高分子的動態黏彈性（交變的 應力、應變），就是測試其在小振幅、小形變下的線性黏彈性。這里提到的動態黏彈性的測試，與穩態剪切流場中的流變測試有差異。動態黏彈性的測量通常采用的是轉子型流變儀，比如錐板式流變儀、同軸圓筒流變儀等，測試采用的是振蕩模式，即設定一個應變，以不同的振蕩頻率對材料進行動態頻率掃描，這里不同的振蕩頻率類似于穩態掃描時的剪切速率。此應變值的確定通常是通過固定掃描頻率后對材料進行應變掃描得到的，所取的應變值應處于線性黏彈區，即熔體結構未發生破壞的區域。動態黏彈性的測量可以同時得到黏性行為參數和彈性行為參數，包括儲能模量、損耗模量、復數黏度和動態黏度等；除此以外，運用時溫等效原理可以擴大測量的頻率范圍。
展開 高分子材料之TPU
一、簡介
TPU（Thermo plastic
polyurethanes，熱塑性聚氨酯彈性體）是一種新興的高分子材料，其硬度介于橡膠和塑料之間，且具有良好的彈性、強度、加工、耐油、環保等特性，TPU制品的承載能力、抗沖擊性能以及減震性能突出，被廣泛應用于鞋材、管材、薄膜、滾輪、電纜電線、消費電子等相關行業。
?TPU原料
TPU屬于塑膠類，一般采用注射成型工藝，即將原料（一粒粒的塑料米）加溫融化以后，用炮筒射入塑膠模具而制成產品。
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二、材料性能
TPU的剛性
TPU作為彈性體是介于橡膠和塑料之間的一種材料，這從它的剛性看出來，TPU的剛性可由彈性模量來度量。橡膠的彈性模量通常在1~10MPa，TPU在10~1000MPa，塑料（尼龍，ABS，PC，POM）在1000~10000MPa，如下圖。
TPU與其他材料的彈性模量比較
TPU的硬度
硬度是材料抵抗變形、刻痕和劃傷的能力的一種指標。通過改變TPU各反應組分的配比，可以得到不同硬度的產品，而且隨著硬度的增加，其產品仍保持良好的彈性和耐磨性。一般情況下，TPU的硬度范圍從60A~74D。
TPU硬度通常用邵爾A（Shore A）和邵爾D（shore
D）硬度計測定，邵爾A用于比較軟的TPU，邵爾D用于較硬的TPU。硬度主要由TPU結構中的硬段含量來決定，硬段含量越高，TPU的硬度就會隨之上升。硬度上升后，TPU的其他性能也會發生改變，拉伸模量和撕裂強度增加，剛性和壓縮應力（負荷能力）增加，伸長率降低，密度和動態生熱增加，耐環境性能增加。
TPU硬度通常用邵爾A（Shore A）和邵爾D（Shore
D）硬度計測定，邵爾A用于比較軟的TPU，邵爾D用于較硬的TPU。
展開 高分子材料常見的幾種老化試驗
▎樣品要求：
根據GB/T 7141，
1）在所選的每個周期和溫度下每種材料至少暴露三個平行試樣；
2）試樣厚度相當于但不大于預期應用中的最小厚度；
3）試樣的制作方法應與其在預期應用中的相同；
4）一系列溫度的所有試驗試樣均應為同一批次。
▎相關測試標準：
GB/T 7141 塑料老化試驗方法
GB/T 3512 硫化橡膠或熱塑性橡膠 加熱老化和耐熱試驗
ASTM D5510 Heat Aging of Oxidatively Degradable Plastics
JIS K 6257 硫化橡膠和熱塑性橡膠 熱老化性能測定
2.溫濕老化試驗
在大氣環境下，溫度（熱）和濕度（水分）都會導致高分子材料的老化。濕熱老化試驗通過模擬溫度和濕度環境對高分子材料進行加速老化，以評估材料在應用過程中的耐溫度和濕度的老化性能。
▎測試儀器：
濕熱老化試驗箱
▎適用產品范圍：塑料、橡膠等高分子材料。
▎樣品要求:
試驗樣品應在不包裝、不通電、準備使用狀態或按有關標準的其他規定放入試驗箱中。如沒有規定特定的安裝架，那么安裝架的熱傳導應盡可能低，使得實際上對所有的試驗樣品都是絕熱的。
▎相關測試標準：
GB/T 2423.3：試驗Cab: 恒定濕熱試驗
GB/T 2423.4：試驗Db: 交變濕熱試驗
GB/T 15905 硫化橡膠濕熱老化試驗方法
GB/T 2573 玻璃纖維增強塑料老化性能試驗方法
ASTM D2126 Response of Rigid Cellular Plastics to Thermal and Humid Aging
3.臭氧老化試驗
臭氧在大氣中的含量很少卻是橡膠龜裂的主要因素，特別是對含雙鍵的橡膠材料，有極強的破壞能力。
展開 高分子納米復合材料的研究進展
高分子納米復合材料的研究進展
摘要：闡述了高分子納米復合材料的發展研究現狀及高分子納米復合材料的制備方法、結構性質和性能，同時介紹了高分子納米材料的表征技術及應用前景。
關鍵詞：高分子；納米材料；復合材料；制備；表征；應用
1、引言
納米材料科學是一門新興的并正在迅速發展的理、膠體化學、配位化學、化學反應動力學和表面、界面科學等多種學科,在實際應用和理論上都具有極大的研究價值,所以成為近些年來材料科學領域研究的熱點之一, 被譽為“21世紀最有前途的材料”[ 1 ,2 ]。高分子納米復合材料是近年來高分子材料科學的一個發展十分迅速的新領域。一般來說，它是指分散相尺寸至少有一維小于 100 納米的復合材料。這種新型復合材料可以將無機材料的剛性、尺寸穩定性和熱穩定性與高分子材料的韌性、可加工性及介電性質完美地結合起來，開辟了復合材料的新時代，制備納米復合材料。已成為獲得高性能復合材料的重要方法之一。
高分子材料科學的涉及非常廣泛,其中一個重要方面就是改變單一聚合物的凝聚態,或添加填料來實現高分子材料使用性能的大幅提升。因此納米粒子的特異性能使其在這一領域的發展過程中順應了高分子復合材料對高性能填料的需求, 對高分子材料科學突破傳統理念發揮重要的作用。納米材料科學與高分子材料科學的交融互助就產生了高分子納米復合材料[3]。
2、高分子納米復合材料的制備
高分子納米復合材料的涉及面較寬,包括的范圍較廣,近年來發展建立起來的制備方法也多種多樣[4、6 ],可大致歸為四大類:納米單元與高分子直接共混,在高分子基體中原位生成納米單元;在納米單元存在下單體分子原位聚合生成高分子及納米單元和高分子同時生成。
展開 
高分子材料前沿研究成果精選
通過仔細選擇用于分散的溶劑和用于表面改性的分子，石墨烯薄片可以液體可加工成型，使得它們能夠印刷、涂覆或與各種聚合物復合。該研究旨在解開合理的超聲時間對片層厚度的影響，提供了石墨烯片及其聚合物復合材料的局限性、當前挑戰和未來前景的展望。
文章鏈接：Graphene Platelets and Their Polymer Composites: Fabrication, Structure, Properties, and Applications (Adv. Funct. Mater., 2018, DOI: 10.1002/adfm.201706705)
4、Macromolecules：焓增強的Janus納米片
用于捕獲不混溶聚合物共混物的非平衡形態
由于皮克林效應和兩側不同潤濕性的共存，Janus顆粒有望在液/液界面自組裝。近日，青島科技大學的賀愛華教授（通訊作者）等人合成了Janus納米片并評估了其通過界面自組裝捕獲非平衡形態的能力。 Janus納米片通過在二氧化硅納米片的兩側選擇性接枝聚合物鏈——聚苯乙烯（PS）或聚異戊二烯（PI）而合成。選擇性接枝法賦予納米片兩種不同的可濕性，使其成為PS / PI界面自組裝的理想選擇。納米片的界面干擾在聚合物共混物的相分離過程中捕獲了中間非平衡形態。與其他Janus材料相比，由于其二維結構，Janus納米片具有更高的界面活性并且更有效地降低了系統的自由能。僅需要2 wt％的Janus納米片就可以打破閾值并達到阻塞狀態。 Janus納米片容易放大并且在聚合物材料中具有作為增容劑的潛力。
展開 高分子合成材料護欄底座的研究
隨著社會的進步，城市對于市容市貌的要求會越來越高，人們已經不滿足于簡單的把人行道和機動車道簡單的隔離，而是在滿足這些基本的要求后，更加注重商品的美觀及對城市整體形象的影響度，以往的[url=http://www.czbailianhl.net/]護欄底座，[url=http://www.czbailianhl.net/]護欄基座基本是以鑄鐵、鐵皮、水泥等材料制造而成，這些[url=http://www.czbailianhl.net/supply/xhldz/]護欄底座（護欄基座）的缺點在于時間稍長就會生銹、油漆脫落、抗撞擊力差等，常州百煉交通設施有限公司開發的高分子[url=http://www.czbailianhl.net/supply/qita/hldz/]護欄底座，填補的國內的市場空白，并獲得國家專利，高分子合成材料復合護欄底座是有SMC高分子材料一次性模壓而成，具有美觀、耐用、抗壓性好，不生銹、免維護等功能，是替代鑄鐵護欄底座的最佳產品，公司電話：051981583765，另外常州百煉交通設施有限公司生產的[url=http://www.czbailianhl.net/supply/gjhp/]高架花盆，[url=http://www.czbailianhl.net/]護欄配件等相關配套產品也獲得了技術進步獎，高架花盆主要運用于城市綠化、高架花草種植等領域，具有免維護、自動蓄水、不宜破損等功能，產品上市以來收到了廣大消費者的一致好評,[url=http://www.czbailianhl.net/supply/dlzj/]電纜支架是一種新型的合成材料制成的替代鑄鐵支架的產品，有效的解決了電纜支架生銹、容易脫落、易導電、易被盜等問題，廣泛的運用于高速公路、橋梁、隧道、窨井、下水道等工程。
展開 技術研究 | 液體高分子材料導熱系數測試技巧
2） 選用三層的擬合模型需要考慮正面和背面的熱損失，采用“三層+脈沖修正”模型擬合熱擴散系數的不確定度低，質量越高，水平越高，其結果可信度比三層絕熱模型擬合的高。此外，通過R2擬合結果說明其計算范圍越寬，擬合模型對于測量總體變差的解釋程度就越高。因此，需要在測試液體熱擴散系數時選用“三層+脈沖修正”模型。
案例分析
從測試結果和擬合數據可以看出，儀器本身自帶的樣品框和測試結果分析軟件可以滿足對液體導熱系數測試的需求，保證了測試結果的穩定性，而且激光閃射導熱儀的測試溫域寬、周期短等特點可有效地提高測試效率。
經驗與建議
對于激光閃射法導熱系數的測試，需要充分利用儀器測試材料適應性廣的特點，從自帶軟件中選用合適的計算模型，進行測試方法開發來滿足業務需求。
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商務合作或業務咨詢
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技術咨詢：13798034445王工
展開 高分子材料PVT特性分析（Polymer PVT tester）
■高鐵科技 / 陳銘昌 技術主任
（源自ACMT Smart Molding 22年8月刊）
前言
塑膠材料優異的物理性質與極高性價比的經濟優勢，已全面覆蓋人類生活領域的各項產品，因高性價比之發展優勢，造成各方材料廠商積極開發不同應用領域的塑料，從生活塑料、工程塑料，特殊應用高性能塑料及生物兼容塑料等等。在塑料產品之制造方法中，射出成型是各項工藝中廣泛應用的，可實現大量及快速生產的經濟效益。而在眾多塑料射出成型過程中，必須是仰賴加工流程之調校經驗，預先對材料特性進行認識及分析，方可減少調校時間并降低產品質量缺點，并提升生產效益。
在射出成型工藝中，相關之塑料性質量測分析包含流變分析、PVT分析、熱傳分析等，本文針對PVT分析部分進行詳細介紹如下。PVT儀器可量測出塑料在溫度、壓力變化下的體積變動數據，藉以獲得該材料的PVT物理性質，再透過有效之 模流分析來優化射出產品。
PVT測試單元架構
PVT量測取得的主要數據為壓力、溫度與比容（即密度倒數），PVT曲線描述塑料在熔融狀態與固化狀態轉變過程中，材料之體積（或比容值）隨溫度及壓力的外在變化，所呈現出三者數值之間的關聯性。在量測過程中，儀器持續收集所需的數據，并記錄原始數據給用戶進行分析與模式細數之計算，來滿足加工、生產或其他應用之預測分析需求。
本公司PVT測試設備遵循ISO17744標準，系將受測材料放置于一組含加熱、冷卻功能，溫度可控的測試料筒內，使用密封墊將受測材料包覆其中以防止泄漏。受測材料可為粒狀或粉狀，使用上、下活塞頂住密封墊，測試期間對活塞施加壓力，對待測材料進行加壓與穩定持壓控制，并搭配高精度行程傳感器，獲得比容值的變化（詳如圖1），此操作模式的PVT測試過程與射出成型制程比較相符。
展開 