毕业设计论文EVAPW混合体系流变性能的研究.doc

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1、（2011届）本科毕业设计（论文）EVA/PW混合体系流变性能的研究学 学 院（部）： 包 装 与 材 料 工 程 专 专 业： 高 分 子 材 料 工 程 学 学 生 姓 名： 班 班 级： 071 学学 号 指指导教师姓名： 职职 称 讲 师 最最终评定成绩 2011 年 5 月 IV 湖南工业大学本科毕业设计（论文）EVAPW混合体系流变性能的研究学 院（部）：包装与材料工程 专 业：高分子材料工程 学 号：07404300127 学 生 姓 名：王 志 扬指导教师姓名：李 祥 刚讲师2011年 5 月湖南工业大学本科毕业设计（论文）摘 要 本文利用密炼机将乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）进行

2、熔融塑化，EVA塑化完全后，在逐渐降温的情况下分步加入石蜡（PW），使受热熔化成液态的石蜡通过EVA的溶胀作用与EVA形成宏观上的均相体系，即粉末注射成形中最常用的粘结剂。用旋转流变仪对制得的不同组分比例的粘结剂进行流变学实验，分别测试剪切速率、振幅、频率以及温度对粘结剂粘度的影响。通过对实验结果的综合分析，确定粘结剂的最适合粉末注射的组分比例以及相应的工艺参数。实验结果表明：对于非牛顿体系的EVAPW体系粘结剂，随着温度的升高，粘结剂的粘度变低；随着EVA组分比例的上升，粘结剂的粘度变大；振幅的增大使得粘结剂的粘度下降；剪切速率的增大也使得粘结剂的粘度下降；而随着频率的升高，粘结剂的粘度呈变

3、大趋势。 关键词： 石蜡基粘结剂，EVAPW体系，流变性能，均相体系ABSTRACTIn this paper, use the internal mixer to plasticizing ethylene-vinyl acetate (EVA) . After treating the EVA plasticizing completely, joins the paraffin wax (PW) step by step with decreases temperature gradually, The liquid state of paraffin wax absorbed by e

4、thylene-vinyl acetate (EVA) through the way of swelling, forms the homogeneous phase system macroscopically with EVA , namely commonly used binder of Powder injection forming. Use the different component proportion binder to carries on the rheology experiment by revolving rheometer. Distinction test

5、 the factors of shear rate 、frequency、strain and temperature to binder viscosity influences. Through to experimental result generalized analysis to determine the most suitable proportion of components in binder. The results show that: the binder of EVAPW is non-newtonian fluid, the viscosity of bind

6、er will be droped with the elevation of temperature、shear rate and strain; but, the viscosity of binder will be Increasing with the Increase of frequency and the ratio of EVA.Keywords: Paraffin-based binder ，EVAPW system，Homogeneous systemRheological properties 目 录第一章 绪论11.1 前言11.2 粘结剂设计工作的现状21.3 EV

7、APW体系粘结剂31.3.1 乙烯醋酸乙烯酯（EVA）31.3.2 石蜡（PW）41.3.3 EVAPW溶液溶融41.4 课题意义与主要研究内容41.4.1 课题意义41.4.2 研究内容5第二章 实验部分62.1 实验仪器设备：62.2 实验原料:62.3 粘结剂的制备62.4 粘结剂流变性能的测试72.4.1 温度扫描72.4.2 剪切速率对粘结剂流变性能的影响72.4.3 振幅对粘结剂流变性能的影响72.4.4 频率对粘结剂流变性能的影响72.4.5 测定石蜡的流变性能7第三章 结果与讨论83.1 温度扫描83.2 剪切速率对粘结剂流变性能的影响83.3频率对粘结剂体系流变性能的影响12

8、3.4振幅对粘结剂体系流变性能的影响153.5对纯石蜡进行流变学实验17第四章 结论19参考文献20致 谢22毕业设计诚信声明23第1章 绪 论1.1 前言 随着国民经济的发展和现代科学技术的进步，人们对产品的形状要求越来越复杂，对产品的性能要求也越来越高。传统的成型加工技术已经无法满足人们对产品高精度、复杂形态的要求，而金属粉末注射成形技术（MIM）是将先进塑料注塑技术引入粉末冶金领域而产生出来的一种新型粉末冶金近净成形技术1，该技术结合了传统粉末冶金和塑料注射成形技术的优点，突破了传统金属粉末模压成形工艺在产品形状上的限制，可经济地制造复杂形状的高性能零件，具有常规粉末冶金、铸造和机加工方

9、法无法比拟的优势2，是当今国际新材料领域中发展最快、最具有前途的新型近净成形技术，被誉为当今最热门的零部件成形技术3。金属粉末注射成形技术的主要过程是将热塑性有机粘结剂加热到熔融状态，加入一定比例粉末，混合均匀，并制成粒状喂料，然后再加热的状态下（100180），利用粘结剂的流动性，用注射成形及以一定的注射压力和注射速度将塑性体喂料注入模腔内，成型为各种形状的零部件，然后用化学或热分解的方法将成型坯中的粘结剂完全脱除，最后经烧结致密化得到最终产品4。金属粉末注射成形工艺除了可以将传统的金属粉末用于成形外，还将原料范围扩展到现代先进金属粉末领域，在制作几何形状复杂、组织结构均匀、高性能的难熔难烧

10、结近净形产品方面尤其具有优势5。由于MIM是一项新兴的技术，其过程中还有很多规律仍不十分清楚，一些关键技术也未能得到突破，这在很大程度上限制了MIM技术的发展与应用6。在众多的关键技术、关键问题中，粘结剂的选择是MIM技术的关键问题之一，而粘结剂的加入与脱除也恰恰是金属粉末注射成形的特色7。总之，这项复杂技术也还有许多基础研究的空白，随着MIM的发展，粘结剂设计的规范化、理论化也提到了议事日程上。在MIM技术中，粘结剂具有两个最基本的职能：“增强流动”与“维持形状”8。“增强流动”使MIM具有独特的近净成形优点与特色：1）、粘结剂的加入增强了粉末的流动性，使得粉末在注射压力下能充填发展形状的模

11、腔，也就使MIM能成形复杂形状。2）、粉末的流动性大大增强后，在充填模腔过程中，其压力梯度大大减小，其密度分布极其均匀，这对最终产品的组织结构均匀性很有好处。3）、坯块的结构、密度均匀，在以后的脱脂烧结过程中，收缩也均匀，这样，不但有利于复杂几何形状的保持，也有利于尺寸公差的控制，这是制备形状复杂、少切削、无切削零件的关键。4）、组织均匀为MIM产品具有较高性能提供了良好基础。“维持形状”是另一个重要职能，它使MIM工艺得以顺利进行：1）、坯块从模腔脱出后，粘结剂使之具有一定的机械强度，保持一定形状，便于搬运及其它一些处理。2）、良好的保形性可以避免成形时的一些缺陷，如裂纹、掉角等。3）、在脱

12、脂过程中，是坯块不致变形，既不使粘结剂中的低熔点组元因过早软化而导致坯块塌陷，也不因气体的过多过快而使坯块裂开；在溶解脱除时，由于非溶解性组元的存在，而使坯块形状不变。粘结剂肩负着这两项重要的职能，也就奠定了它在MIM中举足轻重的地位。另外，由于这两项职能之间往往存在着矛盾冲突，这就增加了粘结剂的设计困难9。1.2 粘结剂设计工作的现状 粘结剂是MIM技术的灵魂，其加入与脱除是MIM技术的关键技术10。对粘结剂的要求一般包括如下几个方面：粘结剂与粉末混合均匀，流动性好，脱脂过程不变形且脱脂速度快，无粘结剂残留物11。尽管粘结剂在MIM中占有举足轻重的地位，但粘结剂的设计工作长期以来还一直处于摸

13、索之中12，研究者们经过长期的实验后在总结各自经验的基础上归纳出了一些粘结剂设计方面的规律提出了对粘结剂的一些设计要求，很具有指导意义，其成果如表1和表2所示13。 表1 MIM对粘结剂的要求 考 虑 因 素要 求混合以及混合物的均匀性粘度低，对粉末相容性好成 形粘度低坯 块 强 度力学性能好，对粉末相容性好均 匀 收 缩无分子取向脱 脂虹吸脱脂时粘度低，溶解脱脂时溶解性好，热脱脂是热解好，无变形，脱脂完全，无残余，脱脂后产生少许预烧结经 济成本合理，回收再生健 康无毒性，无致癌性环 境无污染表2 MIM对第二粘结剂组元的要求功 能要 求减少粘度与第一组元相容性好 增加坯块强度力学性能好，对粉

14、末亲和性好渐进脱脂虹吸脱脂是粘度到，溶解脱脂时溶解少，热脱脂是热解温度高为了保证注射和脱脂的顺利进行，同时肩负着传递流动和保持形状作用的粘结剂一般采用多组元体系14，包括流动性好的低熔点组元和其骨架作用的聚合物以及分散剂和增塑剂等。根据前面所述的对粘结剂设计的要求，粘结剂各组元之间要求相容性良好。在以高分子材料为主体的粘结剂体系中，选取微晶蜡为主要填充剂，因为石蜡与高分子材料相容性良好且熔融状态下粘度低15，满足粘结剂设计要求中粘度小和与第一组元相容性良好的要求。蜡基粘结剂所选用的主体聚合物主要包括橡胶、热塑性塑料和热固性塑料。以橡胶做主体聚合物的粘结剂16，有一定的弹性，刚度小；以热固性塑料

15、17为主体聚合物的粘结剂具有三维交联结构的聚合物，在常温下不固化交联的二维结构，只有加热到一定温度才发生交联固化成三维结构；而以热塑性塑料为主体聚合物的粘结剂因热塑性速率为线型分子结构，遇热软化或熔融，冷却后又固化，这一过程可反复转变，是目前最主要的粘结剂高分子材料18。EVA是一种优良的塑料，具有良好的挠曲性、韧性、耐应力开裂和融化状态粘结性强等优点且流动性能好，符合粘结剂设计要求。因此，选择EVA作为黏结剂的骨架。1.3 EVAPW体系粘结剂1.3.1 乙烯醋酸乙烯酯（EVA）EVA树脂是由非极性、结晶性的乙烯单体（CH2=CH2）和强极性、非结晶的乙酸乙烯酯单体（CH3COOCH=CH2

16、）无规嵌段共聚而成的一种共聚物，具有良好的挠曲性、柔韧性、弹性、耐候性、耐应力开裂性和粘接性能，主要用作聚合物的抗冲改性剂，还可以和多种助剂协调使用，改善聚合物流变性、加工性，提高聚合物制品的综合性能19。EVA树脂中醋酸乙烯的含量(VA%含量)在一定程度上决定了树脂的性能。由于EVA树脂分子链上引入了醋酸乙烯单体,是主链侧位出现了较大的侧基，破坏了单纯用乙烯聚合时所得聚乙烯那种分子链的规整性，因而降低了聚合物的结晶性,提高了柔韧性和 耐冲击性19。随着树脂中VA含量的变化，共聚物的结晶性随之变化，其性能亦发生变化。当VA含量小于20%时，共聚物性能类似于低密度聚乙烯，常作为塑料使用；当 VA

17、含量介于20%40%之间时，其性质介于塑料与橡胶二者之间；而VA含量大于40%，则其性质更倾向于橡胶。1.3.2 石蜡（PW） 石蜡是重要的石油产品之一，是国民经济中不可缺少的原材料。其分子式为CnH2n+2 ，通常n较小，属低分子化合物。异构烷烃形成微晶蜡，微晶蜡的主要部分是C40C55化合物，熔点为6090。熔融状态下的液态石蜡粘度非常小且呈牛顿流体特性。1.3.3 EVAPW溶液熔融 EVA由非极性的乙烯单体（CH2=CH2）与强极性的乙酸乙烯酯（CH3COOCH=CH2）嵌段共聚而成，没有一定的分子量和形态，但总的来说更偏向与极性，石蜡同样属于极性物质。因此，在EVA与PW进行熔融时是

18、比较容易进行的。作为高分子共聚物的EVA在受热熔融过程中，随着温度的升高，一方面使热运动单元能力提高；另一方面由于升高温度使高分子体积膨胀，分子间距离增加，运动单元活动空间增大，使松弛过程加快，松弛时间缩短，因而在外力的作用下发生粘黏性流动。在这个时候加入石蜡，由于黏流态的EVA的温度远高于石蜡的熔点，所以石蜡受热融化成为液体状态，随着EVA分子链的运动，小分子的液态石蜡被EVA分子链吸收溶胀，形成宏观均相体系20。 在MIM成形技术的工艺过程中，粘结剂既是提供流动性的载体，又维持坯块形状，一般认为是一种假塑性体，而EVAPW体系粘结剂正是假塑性体。因此，对EVAPW粘结剂体系有： 式中为粘度

19、、为剪切速率、K为系数、n为应变敏感因子。从粘结剂的粘度公式中可以得知：随着剪切速率的增加，剪切应力增大，缠结的高分子链解缠，并沿流动方向取向，粘结剂体系熔体的粘度减小；随着温度的升高，熔体内的自由体积增大，分子间的相互作用减弱，键段的活动能力增强，使分子链间的相对滑移更容易进行，因此粘度降低。1.4 课题意义与主要研究内容1.4.1 课题意义 粘结剂是MIM技术的灵魂，其加入与脱除是MIM技术的关键技术。金属粉末注射成形技术的发展史就是粘结剂的设计、加入和脱除技术的革新史。但由于MIM技术是一种高新技术，人们对其中的规律性的东西还了解不多，这使得粘结剂的设计工作长期以来还一直处于摸索之中。因

20、此，在前人研究的基础上对粘结剂的流变性能规律进行进一步的研究，对粘结剂的设计具有指导意义，并能对工业化生产进行一定的指导，可以在一定程度上对生产工艺进行优化，推动MIM技术的进一步发展。1.4.2 研究内容 本文拟通过密炼机采用溶液溶融的方法制备不同比例的EVAPW粘结剂体系，然后通过旋转流变仪测试其流变性能，对比各组分比例粘结剂在相同测试条件下的流变性能差异，通过分析，找出粘结剂体系的流变学变化规律，为粘结剂的设计奠定初步的理论和实验基础。（1） 测试各组分比例粘结剂在相同剪切速率范围内的流变性能；找出各组分比例最适合MIM 技术工艺的剪切速率范围。（2） 测试各组分比例粘结剂在相同振幅范围

21、内的流变性能；确定适合MIM技术生产工艺的振幅范围,（3） 测试各组分比例粘结剂在相同频率范围内的流变性能；找出最佳的MIM生产工艺频率范围。（4） 对粘结剂进行温度扫描，分析温度对粘结剂流变性能的影响，确定最适合生产工艺的温度，为MIM技术的脱脂工艺的设计提供理论依据。 第二章 实验部分2.1实验仪器设备：称量天平 ZYT2-100g 北京中西远大科技有限公司密炼机 SU-70C 常州苏研科技有限公司旋转流变仪 AR2000ex 美国TA仪器公司 2.2实验原料:EVA 2805 日本三井公司 VA含量2729HDPE 5000S 兰州石化PW 全精炼石蜡 抚顺石化工贸中心蜡制品厂 熔点58

22、-60摄氏度 2.3 粘结剂的制备 各粘结剂组分比例 比例 组分EVA2 1231PW11374 根据实验设计方案，严格按照设计组分比例用称量天平准确称取EVA、PW，因EVA的熔点为90左右，比石蜡的熔点高，所以将温度设定为90。先对密炼机进行预热，待密炼腔内温度升高到预设温度时，对密炼机转子转速进行设定并打开转子转动开关，先将按比例称量好的EVA加入密炼腔内进行密炼塑化，待EVA塑化完全后，分步加入石蜡，因为石蜡的熔点较低，在EVA的熔融温度范围内也极易挥发，所以需要分步少量的加入，等先加入的石蜡熔融成液态并完全被EVA溶胀吸收后再进行下一次的石蜡加入，并且在操作过程中逐渐降温。在石蜡全部

23、加入后，关闭密炼腔进行一段时间的密炼，确保EVA与石蜡二者充分溶融，形成宏观均相体系。打开密炼机，将制备好的粘结剂取出并进行标记为后续试验做好准备。2.4粘结剂流变性能的测试2.4.1 温度扫描 打开AR2000ex型旋转流变仪的电源开关，打开电脑并运行软件，先对旋转流变仪进行校正，待校正完成后，进行相应的参数设置，将先前制备的EVAPW（2:1）粘结剂取出一部分，置于AR2000ex型旋转流变仪上进行温度扫描。先由常温升到97，在97稳定一段时间后，温度开始逐渐下降，同时对熔融态粘结剂进行温度扫描，分析温度对粘结剂流变性能的影响。2.4.2 剪切速率对粘结剂流变性能的影响在96恒温条件下，分

24、别对各不同组分比例的粘结剂在剪切速率为0140（s-1）的范围内进行流变实验，分析剪切速率对粘结剂流变性能的影响，并结合各个不同组分比例粘结剂对剪切速率的敏感性分析EVA含量对粘结剂的流变性能的影响。2.4.3振幅对粘结剂流变性能的影响 在96恒温条件下，分别对个不同组分比例的粘结剂在振幅为01000%范围内进行流变实验，分析振幅对粘结剂流变性能的影响，并结合几组粘结剂流变性能对振幅的敏感程度分析组分比例与振幅之间的相关关系。2.4.4 频率对粘结剂流变性能的影响 在96恒温条件下，分别对不同组分比例的粘结剂在频率为01000（rad/s）范围内进行流变实验，分析频率对粘结剂流变性能的影响，并

25、结合频率对几组粘结剂流变性能的影响，分析频率与组分比例之间的关系。2.4.5 测定石蜡的流变性能对纯石蜡进行流变学实验，测定剪切速率、振幅、频率对其流变性能的影响。第三章 结果与讨论3.1 温度扫描 图3.1 对EVAPW(2:1)体系进行温度扫描对EVAPW(2:1)粘结剂体系进行温度扫描，从扫描图像上可知：随着温度的下降，粘结剂体系储能模量增大，储能模量的增大，可以反映出粘结剂的粘度增大，这是因为粘结剂体系具有随温度升高，粘结剂粘度降低的性质。温度升高，粘结剂中大分子链之间的排斥力增加，分子间距增大，从而使得整个粘结剂体系的粘度降低。在97到87这一区域，粘结剂体系的储能模量与耗能模量基本

26、上稳定，当温度下降到87后，随着温度的进一步下降，储能模量急剧增大，说明在87左右，粘结 剂体系发生了相变，开始从黏流态向高弹态进行转变。当温度降到83左右时，二者相等，而在更低的温度区域里，储能模量大于耗能模量，更能反映出此时的粘结剂体系以高弹态占主导地位。3.2剪切速率对粘结剂流变性能的影响图 3.2.1：EVAPW(2:1)粘度随剪切速率的变化关系 对EVAPW(2:1)粘结剂体系在96下进行剪切速率（0140）对其粘度的影响实验。通过实验图3.2.1可以看出，在低剪切速率范围（20），粘结剂粘度随剪切速率的增大而急剧下降，呈幂率负相关关系，而在较高剪切速率（20140）下，粘结剂粘度虽

27、仍呈现逐渐降低的趋势，但其降幅较小，与剪切速率基本呈线性相关关系。根据粘结剂体系粘度与剪切速率的关系，可以判断EVAPW粘结剂体系是典型的非牛顿流体。粘结剂粘度随剪切速率的增大而降低，即出现剪切变稀现象，这主要是因为当剪切速率增大是，流动时间比松弛时间短，分子链来不及松弛收缩或已取向的分子链只收缩了一部分，从而减小了收缩所产生的流动阻力，因而粘度降低；此外，剪切速率的增大使影响流动的缠结点更容易解缠，这也是粘结剂粘度降低的主要原因之一。图 3.2.2：EVAPW(1:1) 粘度随剪切速率的变化关系 在96恒温条件下对EVAPW（1:1）粘结剂体系剪切速率0140( 1/s）对其粘度影响实验。通

28、过实验数据图3.2.2可以看出，在剪切速率小于10（1/s）时，粘结剂体系粘度基本稳定，粘度值在100Pas左右；当剪切速率大于10(1/s)时，随着剪切速率的增加，粘结剂体系的粘度急剧下降。根据实验图表的粘结剂-剪切速率关系曲线图可以看出，在剪切速率小于10（1/s）时，粘结剂粘度表现稳定，但其所受到的剪切应力随剪切速率的增大而增大，且呈线性相关关系；当剪切速率超过这一值是，粘结剂粘度迅速降低。这说明EVAPW（1:1）粘结剂体系是假塑性流体。 图 3.2.3 EVAPW(2:3)粘度随剪切速率的变化关系在96恒温条件下对EVAPW（2:3）粘结剂体系剪切速率0140( 1/s）对其粘度影响

29、实验。通过实验数据图3.2.3可以看出，在剪切速率为1100（1/s）范围内，粘度稳定在17Pa.s左右，与剪切速率的变化没有直接相关关系，粘结剂在这时呈现出牛顿流体的流变学特性；但在剪切速率超过100（1/s），达到140（1/s）时，粘结剂粘度有一个突然的转折下降，因缺乏后续的高剪切速率对粘结剂的粘度的影响数据，无法对后续部分进行分析。图 3.2.4 EVAPW(3:7)粘度随剪切速率的变化关系在96恒温条件下对EVAPW（3:7）粘结剂体系剪切速率0140( 1/s）对其粘度影响实验。通过实验数据图3.2.4可以看出，在剪切速率为080（1/s）范围内，粘结剂粘度随剪切速率的增大而增大，

30、在剪切速率达到80（1/s）是达到最大值；在之后剪切速率继续增大，但粘度反而随之减小。膨胀性流体是一种在外力做用下，其剪切粘度会随着剪切速率增大而上升的流体。在上图中，粘结剂的粘度先是随着剪切速率的增大而上升，呈现出膨胀性流体的流变特性；但在之后的剪切速率增大过程中，粘结剂的粘度迅速减小，呈现出剪切变稀的假塑性流体流变特性。 图 3.2.5 EVAPW(1:4)粘度随剪切速率的变化关系在96恒温条件下对EVAPW（1:4）粘结剂体系剪切速率0140( 1/s）对其粘度影响实验。通过实验数据图3.2.5可以看出，在剪切速率为10（1/s）时，粘结剂体系具有最大粘度，在剪切速率低于10（1/s）时

31、，粘度随剪切速率的增大而稍有上升，但变化幅度较小；而当剪切速率大于10(1/s)时，粘度随剪切速率的增大而急剧下降。说明EVAPW（1:4）粘结剂的粘度对低剪切速率反应不敏感，但对高剪切速率敏感。3.3 频率对粘结剂体系流变性能的影响图 3.3.1 频率对EVAPW(2:1)体系流变性能的影响在96恒温条件下对EVAPW（2:1）粘结剂体系进行频率对粘结剂流变性能影响的学实验，得到如上数据图3.3.1。通过数据图可以得知以下信息：在实验频率0100Hz范围内，随着频率的增大，粘结剂的储能模量G和耗能模量G都随之增大，且呈线性相关关系。在频率最小和最大时，两个频率下相应储能模量和耗能模量的差值分

32、别达到两个数量级。在频率为5Hz时，储能模量G与耗能模量G相当，此点称为凝胶点；而在频率小于5Hz的情况下，耗能模量G高于储能模量G，即此时的粘结剂粘性响应大于弹性响应，粘度较小；当频率大于5Hz时，储能模量G反而高于耗能模量G即此时的粘结剂弹性响应大于粘性响应，粘度较大。因此，可以从图中得出这样一个结论：粘结剂在测试频率范围内的粘度随着频率的增大而增大。图3.3.2 粘度对EVAPW（1:1）体系流变性能的影响在96恒温条件下对EVAPW（1:1）粘结剂体系进行频率对粘结剂流变性能影响的学实验，得到如上数据图3.3.2。通过数据图可以得知以下信息：在实验频率范围01000Hz内，储能模量与耗

33、能模量都随着频率的升高而增大，但在低频区域内，储能模量远小于耗能模量，随着频率的升高，二者间的差距逐渐减小，当频率达到300Hz左右时，二者基本相当。当测试频率范围内，储能模量的最小值与最大值之间的差距达到三个数量级；而耗能模量的极值之差则只有两个数量级。图3.3.3 频率对EVAPW（2:3）体系流变性能的影响在96恒温条件下对EVAPW（2:3）粘结剂体系进行频率对粘结剂流变性能影响的学实验，得到如上数据图3.3.3。通过数据图可以得知以下信息：在实验频率范围01000Hz内，在实验频率范围01000Hz内，储能模量与耗能模量都随着频率的升高而增大。在频率小于300Hz的区域内，储能模量小

34、于耗能模量，在最低频率测试点，储能模量远小于耗能模量，二者相差将近两个数量级；但随着频率的升高，二者间的差距逐渐减小，并在频率为300Hz时两者相当。图3.3.4 频率对EVAPW(3:7)体系流变性能的影响在96恒温条件下对EVAPW（3:7）粘结剂体系进行频率对粘结剂流变性能影响的学实验，得到如上数据图3.3.4。通过数据图可以得知以下信息：在实验频率范围01000Hz内，在实验频率范围01000Hz内，储能模量与耗能模量都随着频率的升高而增大。在整个的频率测试范围内，储能模量一直小于耗能模量，但随着频率的增大，二者间的差距由最低频率时的将近两个数量级缩小大基本相当。这说明在测试频率范围内

35、，粘结剂体系一直显现出黏流体性质，未出现相的转变。图3.3.5 频率对EVAPW（1:4）体系流动性能的影响在96恒温条件下对EVAPW（1:4）粘结剂体系进行频率对粘结剂流变性能影响的学实验，得到如上数据图3.3.5。通过数据图可以得知以下信息：在实验频率范围01000Hz内，在实验频率范围01000Hz内，储能模量与耗能模量都随着频率的升高而增大。但在整个测试频率范围内，储能模量都小于耗能模量，表明在测试频率范围内，粘结剂的黏流性质占主导；随着频率的升高，储能模量与耗能模量的差距逐渐缩小，说明粘结剂的粘度逐渐增大。3.4 振幅对粘结剂体系流变性能的影响 图3.4.1 振幅对EVAPW(2:

36、1)体系流变性能的影响在96恒温条件下对EVAPW（2:1）粘结剂体系进行振幅对粘结剂流变性能影响的学实验，得到如上数据图3.4.1。通过数据图可以得知以下信息：在振幅小于40%的区域，储能模量和耗能模量基本保持稳定，二者之间的差值也较小，可以得知在这一区域内粘结剂体系的粘度基本恒定，是现今非牛顿流体研究较为深入的领域，对这一区域内的粘结剂体系进行研究有着较好的理论基础和经验指导。在振幅大于40%的区域，储能模量与耗能模量都呈现出加速下降的趋势，储能模量下降的趋势更为强烈，说明在较大的振幅下，粘结剂的粘度呈加速下降的态势。图3.4.2 振幅EVAPW(1:1)体系流变性能的影响在96恒温条件下

37、对EVAPW（1:1）粘结剂体系进行振幅对粘结剂流变性能影响的学实验，得到如上数据图3.4.2。通过数据图可以得知以下信息：在振幅小于40%的区域内，储能模量和耗能模量呈现出逐渐降低的趋势，但降幅较小且与振幅的增大呈现线性相关关系。说明粘结剂体系在振幅小于40%的范围内，其粘度稍有下降的趋势，但粘度的下降与振幅的变化呈线性相关。但在较大的振幅条件下，粘结剂的储能模量和耗能模量都急剧下降，说明粘结剂的粘度在较大的振幅条件下加速下降，与振幅的变化呈非线性相关关系，对于这一区域内的研究有着较大的难度。 图3.4.3 振幅对EVAPW体系流动性能的影响在96恒温条件下对EVAPW（2:3）粘结剂体系进

38、行振幅对粘结剂流变性能影响的学实验，得到如上数据图3.4.3。通过数据图可以得知以下信息：储能模量在振幅小于60%的区域内维持在一个稳定数值附近，而在这一区域外，即振幅大于50%区域，储能模量呈现出下降趋势，但与振幅的变化基本呈线性相关关系；耗能模量在振幅小于100%的范围内都保持稳定，但在振幅大于100%的区域则有着微弱的下降趋势。这说明在这振幅小于60%的区域内，粘结剂的粘度基本无变化，与振幅的变化无相关关系；在振幅大于60%的区域内，粘度下降且下降幅度与振幅变化呈非线性相关。图3.4.5 振幅对EVAPW体系流变性能的影响在96恒温条件下对EVAPW（3:7）粘结剂体系进行振幅对粘结剂流

39、变性能影响的学实验，得到如上数据图。通过数据图可以得知以下信息：在振幅小于30%的区域内，储能模量与耗能模量与耗能模量基本相当，随着振幅的增大两者都有略有的降低，此时粘结剂的粘度随着振幅的增大稍有下降，但与振幅的增大呈线性相关关系。在振幅大于30%区域，储能模量和耗能模量都随振幅的增大而急剧减小，且储能模量的减小速度更快，这说明粘结剂的粘度随振幅的增大急剧下降且呈非线性相关关系。 图3.4.5 振幅对EVAPW体系流变性能的影响在96恒温条件下对EVAPW（1:4）粘结剂体系进行振幅对粘结剂流变性能影响的学实验，得到如上数据图3.4.5。通过数据图可以得知以下信息：在振幅小于50%的区域内，粘

40、结剂体系的耗能模量维持不变，而储能模量逐渐下降且随振幅的增大呈现出线性相关关系，因此，粘结剂体系的粘度在这一区域内有下降趋势，但与振幅的变化呈线性相关关系；在振幅大于50%时，耗能模量出现下降趋势，但降幅较小，而储能模量的下降速率较之前的低振幅区域有明显的增大，所以在振幅大于50%区域内，粘结剂粘度急剧降低。3.5 对纯石蜡进行流变学实验剪切速率对石蜡的流变性能的影响振幅对石蜡流变性能的影响从试验结果上进行分析可以得知：石蜡为牛顿流体，在不同剪切速率作用下，其粘度基本上保持稳定，呈平直直线趋势，符合牛顿流体特性。在振幅试验中，随着振幅的逐渐增大，石蜡的储能模量与耗能模量都随之而迅速减小，且基本

41、上呈线性相关关系。第四章 结论1、 由于EVA和PW两者间良好的互容性，EVAPW粘结剂体系的流变行为不是EVA和PW流变行为的简单叠加，而是作为一个均匀性的整体表现自己的流变特性。2、 EVAPW体系粘结剂是非牛顿流体，在测试实验中，其粘度随温度的升高而下降，在凝胶点温度以上，粘结剂粘度适中，对温度敏感性小，是一种较好的粘结剂。3、 在EVAPW粘结剂体系中，EVA的含量对粘结剂的流动性能有着很大的影响，随着粘结剂中EVA含量的增大，粘结剂的流变性能下降。4、 通过对EVAPW粘结剂体系进行频率实验，可以得知随着在高频激振情况下，其弹性模量值较高，而在低频激振时，其弹性模量值较低；在各粘结剂

42、组分中，EVA含量的减小，粘结剂对频率的敏感性强。 23湖南工业大学本科毕业设计（论文）参考文献1 R.M.German,K.F.Hens,S.P.Lin,Geram.Bull,70(8)，1294（1991）2 German R M.粉末注射成形.曲选辉译.长沙：中南大学出版社，2001,1521613 黄培云.粉末冶金原理.北京：冶金工业出版社，2004,1091124 熊惟皓，维京等.Ti(C,N)基金属陶瓷粉末注射成形技术研究概述.机械工程材料，2004,28（7）：24265F.P.Leander, Present status of PM injection molding(PIM

43、)-An overview.MPR,2005(43):2426 Beebhas C. Mutsuddy, Rheology and Mixing of Ceramic Mixtures Usde in Plastic Molding. Plastic Molding Rheology and Mixing,2003:2452467 M.B.Gregory,The adoption of thermoset condensation resin binders to powder metal injection molding. MIMS,1992:678 Angerman, Rapid the

44、rmal binder removal and dimentional control of powder compacts with a novel thermoplastic-based binder formulation. MIMS,1992:3299H. H . Agermann, O. Vander Biest. Binder Removal Mechanisms from Powder Compacts During Thermal Debinding, MPIF,1993,21(98):23724410 李笃信等. 金属注射成形蜡基粘结剂的研究，材料科学与工程，2001:19（1）：343811 C.I. Chung, B.O. Rhee, Requirements of binder for powder injection molding. Advances in P/M,2004(3):6812 曹勇家，金属粉末注射成形技术工艺发展前景. 粉末冶金工业，1996，56（4）：657013 R. Haynes. The Mechanical Behaviour of Sintered Me