超声振动对聚苯乙烯（PS）注射件融合缝力学性能的影响
时间:2005-05-26
陆昶 郭少云
（高分子材料科学与工程国家重点实验室，四川大学高分子研究所，成都 610065）
注射成型是制备高分子材料制品的最常用的方法，但高分子材料在注射成型过程中，两熔体前沿汇合时会形成融合缝，导致其机械强度大幅降低【1，2，3】，研究提高融合缝力学性能的新方法对注射成型的发展具有重要意义。
本文在模具内施加超声波（Fig. 1），利用超声探头在水中振动，使由于空化作用而形成的气泡运动至模具壁后爆破，从而引起模具壁振动，模具壁将振动传递至型腔内，即可引起型腔内熔体振动，促使融合缝处分子链相互扩散，从而提高融合缝力学强度。
本文研究了在不同熔体温度下施加超声振动方式的不同（采用在注射过程中施加超声振动和在熔体充满型腔后施加超声振动两种方式）对PS融合缝断裂强度的影响。由Fig.2可知，两种施加超声振动的方式皆可提高融合缝的断裂强度，其中以熔体充满型腔后施加超声振动这种方式效果更为显著。由于熔体是以喷泉流动的方式充模，即在熔体前沿的熔体沿模具厚度方向流向模壁，因而在注射过程中施加超声振动，会使模壁的振动方向与前沿熔体流动方向相反，从而阻碍了熔体的流动，因而在形成融合缝过程中，不利于融合缝处熔体的融合。即便如此，在融合缝形成后，超声振动还是可以促进融合缝处分子链相互扩散，因而这种施加超声振动的方式最终仍可提高融合缝力学性能。而在熔体充满型腔后施加超声振动则避免了上种方式对融合缝融合的不利影响，因此该方式更有利于提高融合缝的力学强度。
由扫描电镜图可见（Fig. 3），在熔体充满型腔后施加超声振动的有融合缝的样品，其拉伸断裂面比没有施加超声振动的样品的断裂面更粗糙，证明施加超声振动后可促进融合缝处分子链相互扩散。
参考文献：
[1] Jin Kon Kim, Sang Hyun Park, Hyun Taek O, Hyun Kyung Jeon. The effect of weld-lines on the morphology and mechanical properties of amorphous polyamide/poly(ethylene-ran-propylene) blend with various amounts of an in situ compatibilizer. Polymer, 2001, 42: 2209
[2] D. Jarus, J. W. Summers, A. Hiltner, E. Baer. Weld line strength of poly(vinyl chloride)/polyethylene blends. Polymer, 2000, 41: 3057 [3] Shaoyun Guo, A. Ait-kadi. A study on weld line morphology and mechanical strength of injection molded polystyrene/poly(methylmethacrylate) blends. J. Appl. Polym. Sci. 2002, 84: 1856
