工艺参数对聚丙烯/聚酰胺6共混物水辅助共注塑管件壁厚及性能的影响

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.11.012

中国塑料 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (11): 77-83.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.11.012

工艺参数对聚丙烯/聚酰胺6共混物水辅助共注塑管件壁厚及性能的影响

袁知焕¹, 匡唐清¹(), 赖家美², 柳和生¹, 徐盼¹

^1.华东交通大学机电与车辆工程学院，南昌 330013
^2.南昌大学机电工程学院，南昌 330031

收稿日期:2021-04-19 出版日期:2021-11-26 发布日期:2021-11-23

Influence of Processing Parameters on Wall Thickness and Properties of Water⁃assisted Co⁃injection Molding Pipes of Polypropylene/Polyamide 6 Blends

YUAN Zhihuan¹, KUANG Tangqing¹(), LAI Jiamei², LIU Hesheng¹, XU Pan¹

^1.School of Mechanical & Vehicle Engineering，East China Jiaotong University，Nanchang 330013，China
^2.School of Mechatronics Engineering，Nanchang University，Nanchang 330031，China

Received:2021-04-19 Online:2021-11-26 Published:2021-11-23
Contact: KUANG Tangqing E-mail:tkuang@ecjtu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

基于自行搭建的水辅助共注塑实验平台，通过正交实验制备了系列水辅助共注塑管件，探究工艺参数对各层壁厚、拉伸性能及各相结晶的影响。结果表明，外层壁厚随着外层熔体温度、注水压力、内层熔体注射压力、模具温度增大而逐渐减小，随着熔体注射切换延迟时间、注水延迟时间增大而逐渐增大；内层壁厚随着注水延迟时间、内层熔体注射压力增大而逐渐增大，随着注水压力、模具温度增大而逐渐减小；管件拉伸强度随着外层熔体温度增大而逐渐减小，随着熔体注射切换延迟时间、注水延迟时间增大而逐渐增大；工艺参数会影响到成型壁厚及冷却进程，进而影响各相结晶度，最终影响管件性能。

关键词: 共混物, 水辅助共注塑, 残余壁厚, 拉伸强度, 结晶度

Abstract:

Based on the custom-designed experimental platform of water-assisted co?injection molding， a series of injection-molded pipes were obtained from an orthogonal experiment. The influence of processing parameters on the wall thickness， tensile properties and crystallization of each layer of the pipes were investigate. The results indicated that the outer wall thickness of the pipes decreased with an increase in the outer melt temperature， water injection pressure， inner melt injection pressure， and mold temperature but increased with an increases in melt injection delay time and water injection delay time. Their inner wall thickness increased with an increase in water injection delay time and inner melt injection pressure but decreased with an increase in water injection pressure and mold temperature. The pipes also presented a decrease in tensile strength of decreases with an increase in outer melt temperature， and however， their tensile strength increased with an increase in melt injection delay time and water injection delay time. The processing parameters generated direct influences on the residual wall thickness and the cooling process of the pipes， affecting the crystallinity of each phase and pipe performance accordingly.

Key words: blend, water assisted co-injection molding, residual wall thickness, tensile strength, crystallinity

中图分类号:

TQ 320.66

袁知焕, 匡唐清, 赖家美, 柳和生, 徐盼. 工艺参数对聚丙烯/聚酰胺6共混物水辅助共注塑管件壁厚及性能的影响[J]. 中国塑料, 2021, 35(11): 77-83.

YUAN Zhihuan, KUANG Tangqing, LAI Jiamei, LIU Hesheng, XU Pan. Influence of Processing Parameters on Wall Thickness and Properties of Water⁃assisted Co⁃injection Molding Pipes of Polypropylene/Polyamide 6 Blends[J]. China Plastics, 2021, 35(11): 77-83.

图/表 10

水平	因素
水平	A	B	C	D	E	F
1	220（A₁）	1（B₁）	1（C₁）	6（D₁）	6（E₁）	25（F₁）
2	230（A₂）	3（B₂）	4（C₂）	7（D₂）	7（E₂）	40（F₂）
3	240（A₃）	5（B₃）	7（C₃）	8（D₃）	8（E₃）	55（F₃）
4	250（A₄）	7（B₄）	10（C₄）	9（D₄）	9（E₄）	70（F₄）
5	260（A₅）	9（B₅）	13（C₅）	10（D₅）	10（E₅）	85（F₅）

表1 因素水平表

Tab.1 Influence factors and their levels

图1 沿流动方向的测量位置

Fig.1 Measurement locations along the flow direction

图2 横截面的测量位置

Fig.2 Measurement locations of cross section

图3 DSC分析的样品制备

Fig.3 Specimen for DSC analysis

实验编号	因素						结果
实验编号	A	B	C	D	E	F	内层壁厚/mm	外层壁厚/mm	最大拉伸载荷/N	拉伸强度/MPa
1	A₁	B₁	C₁	D₁	E₁	F₁	0.90	2.34	3 677.33	28.35
2	A₁	B₂	C₂	D₂	E₂	F₂	1.08	2.16	4 474.84	34.43
3	A₁	B₃	C₃	D₃	E₃	F₃	1.11	2.23	4 529.64	34.11
4	A₁	B₄	C₄	D₄	E₄	F₄	1.05	2.25	4 156.99	31.55
5	A₁	B₅	C₅	D₅	E₅	F₅	1.24	2.19	4 896.48	36.13
6	A₂	B₁	C₂	D₃	E₄	F₅	0.62	2.21	3 867.67	33.01
7	A₂	B₂	C₃	D₄	E₅	F₁	1.27	2.14	4 270.63	31.64
8	A₂	B₃	C₄	D₅	E₁	F₂	1.00	2.46	4 680.32	34.35
9	A₂	B₄	C₅	D₁	E₂	F₃	1.26	2.45	4 635.77	32.35
10	A₂	B₅	C₁	D₂	E₃	F₄	1.18	2.07	4 239.00	32.58
11	A₃	B₁	C₃	D₅	E₂	F₄	0.90	2.00	3 767.89	31.54
12	A₃	B₂	C₄	D₁	E₃	F₅	1.25	2.09	4 150.07	31.22
13	A₃	B₃	C₅	D₂	E₄	F₁	1.32	2.28	4 566.39	32.58
14	A₃	B₄	C₁	D₃	E₅	F₂	1.05	1.78	4 208.53	35.98
15	A₃	B₅	C₂	D₄	E₁	F₃	0.82	2.26	4 196.64	33.58
16	A₄	B₁	C₄	D₂	E₅	F₃	1.13	1.75	3 975.61	33.47
17	A₄	B₂	C₅	D₃	E₁	F₄	0.94	2.15	4 173.42	33.29
18	A₄	B₃	C₁	D₄	E₂	F₅	0.90	1.84	3 198.68	28.04
19	A₄	B₄	C₂	D₅	E₃	F₁	0.99	2.04	3 802.66	30.80
20	A₄	B₅	C₃	D₁	E₄	F₂	1.18	2.23	3 930.77	29.12
21	A₅	B₁	C₅	D₄	E₃	F₂	1.10	2.00	3 461.48	27.56
22	A₅	B₂	C₁	D₅	E₄	F₃	0.97	1.65	2 674.58	24.27
23	A₅	B₃	C₂	D₁	E₅	F₄	1.22	1.92	3 727.16	29.37
24	A₅	B₄	C₃	D₂	E₁	F₅	1.08	2.09	3 863.85	30.24
25	A₅	B₅	C₄	D₃	E₂	F₁	1.06	2.12	4 414.04	34.45

表2 残余壁厚和拉伸强度试验方案与试验结果

Tab.2 Experiment scheme and results of RWTs and tensile strength

因素		A	B	C	D	E	F
外层壁厚	$K -$ ₁	2.23	2.06	1.94	2.21	2.26	2.18
	$K -$ ₂	2.27	2.04	2.12	2.07	2.11	2.13
	$K -$ ₃	2.08	2.15	2.14	2.10	2.09	2.07
	$K -$ ₅	2.00	2.12	2.13	2.10	2.12	2.08
	$K -$ ₆	1.96	2.17	2.21	2.07	1.96	2.08
	R	0.31	0.13	0.27	0.14	0.30	0.11
内层壁厚	$K -$ ₁	1.08	0.93	1.00	1.16	0.95	1.11
	$K -$ ₂	1.07	1.10	0.95	1.16	1.04	1.08
	$K -$ ₃	1.07	1.11	1.11	0.96	1.13	1.06
	$K -$ ₄	1.03	1.09	1.10	1.03	1.03	1.06
	$K -$ ₅	1.09	1.10	1.17	1.02	1.18	1.02
	R	0.06	0.18	0.22	0.20	0.23	0.09

因素		A	B	C	D	E	F
外层壁厚	$K -$ ₁	2.23	2.06	1.94	2.21	2.26	2.18
	$K -$ ₂	2.27	2.04	2.12	2.07	2.11	2.13
	$K -$ ₃	2.08	2.15	2.14	2.10	2.09	2.07
	$K -$ ₅	2.00	2.12	2.13	2.10	2.12	2.08
	$K -$ ₆	1.96	2.17	2.21	2.07	1.96	2.08
	R	0.31	0.13	0.27	0.14	0.30	0.11
内层壁厚	$K -$ ₁	1.08	0.93	1.00	1.16	0.95	1.11
	$K -$ ₂	1.07	1.10	0.95	1.16	1.04	1.08
	$K -$ ₃	1.07	1.11	1.11	0.96	1.13	1.06
	$K -$ ₄	1.03	1.09	1.10	1.03	1.03	1.06
	$K -$ ₅	1.09	1.10	1.17	1.02	1.18	1.02
	R	0.06	0.18	0.22	0.20	0.23	0.09

表3 残余壁厚的极差分析

Tab.3 Range analysis of RWTs

表3 残余壁厚的极差分析

Tab.3 Range analysis of RWTs

图4 工艺参数对WACIM管件残余壁厚的影响

Fig.4 Effects of processing parameters on the RWTs of WACIM pipe

项目	A	B	C	D	E	F
$K -$ ₁	32.91	30.79	29.84	30.08	31.96	31.56
$K -$ ₂	32.79	30.97	32.24	32.66	32.16	32.29
$K -$ ₃	32.98	31.69	31.33	34.17	31.25	31.56
$K -$ ₄	30.94	32.18	33.01	30.47	30.11	31.67
$K -$ ₅	29.18	33.17	32.38	31.42	33.32	31.73
R	3.80	2.38	3.17	4.09	3.21	0.73

项目	A	B	C	D	E	F
$K -$ ₁	32.91	30.79	29.84	30.08	31.96	31.56
$K -$ ₂	32.79	30.97	32.24	32.66	32.16	32.29
$K -$ ₃	32.98	31.69	31.33	34.17	31.25	31.56
$K -$ ₄	30.94	32.18	33.01	30.47	30.11	31.67
$K -$ ₅	29.18	33.17	32.38	31.42	33.32	31.73
R	3.80	2.38	3.17	4.09	3.21	0.73

表4 拉伸强度的极差分析

Tab.4 Range analysis of tensile strength

表4 拉伸强度的极差分析

Tab.4 Range analysis of tensile strength

图5 工艺参数对WACIM管件拉伸强度的影响

Fig.5 Effects of processing parameters on the tensile strength of WACIM pipe

试样	成型条件	位置		结晶度/%
试样	成型条件	位置		PP	PA6
拉伸强度最大试样（5号）	外层熔体温度220 ℃、模具温度85 ℃	外层	I	14.80	2.26
			II	11.36	1.83
			III	7.27	0.4
		内层	IV	5.27	-
			V	15.13	-
			VI	11.06	-
拉伸强度最小试样（22号）	外层熔体温度260 ℃、模具温度55 ℃	外层	I	8.66	1.09
			II	8.20	1.76
			III	11.09	0.21
		内层	IV	16.81	-
			V	18.71	-
			VI	11.08	-

表5 拉伸强度最大与最小试样的成型条件及各相结晶度分布

Tab.5 Forming conditions and crystallinity distribution of the samples with maximum and minimum tensile strength

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工艺参数对聚丙烯/聚酰胺6共混物水辅助共注塑管件壁厚及性能的影响

Influence of Processing Parameters on Wall Thickness and Properties of Water⁃assisted Co⁃injection Molding Pipes of Polypropylene/Polyamide 6 Blends

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