第2期 周应国等：半结晶性聚合物熔体冷却过程双尺度模拟 189 比在1.2mm处慢，温度曲线较平缓.另外，考虑结 同，其结晶情况也有所差异.与图3的趋势相似，熔 晶与不考虑结晶的温差在300s以后才逐步扩大，在 体温度低的先达到诱导时间，先成核，然后先达到最 400s前后出现突变，说明在靠近中心处，结晶发生 大结晶度，但由于距表面位置较内部，其温度差距对 的较晚 结晶度的影响不如在距表面位置较近处明显， 500: 1.0r 一·一不考虑结晶，数值解 450H 0.8 一·一不考虑结品，解析解 一。一考虑结品，数值解 0.6 400 350 -·一模具温度298K 0.2 一一模具温度323K 一4一 模具洱度348K 3006 100200300400500600 时间，ts 100 200 300 400 时间、s 图1在1.2mm处三种方法得到的温度场比较 图3不同的模具温度1.2mm处相对结晶度变化 Fig-1 Temperature filed comparison among three methods at 1.2 Fig-3 Change of the relative degree of crystallinity at 1.2mm with mm mold temperature 500r 1.0 480 一一不考虑结品，数值解 一·一不考虑结品，解析解 460 一一考虑结品，数值解 0.8 440 的 420 0.6 一■一熔体温度473K 一■一熔体温度493K 400 一▲一嗨体温度513K 380 360 340 0.2 0 100200300400500600 时间，ts 0上意-毒人 100 200 300 400 500 时间，的 图2在4.4mm处三种方法得到的温度场比较 Fig.2 Temperature field comparison among three methods at 4.4 图4不同的熔体温度距表面4.4mm处相对结晶度变化 mm Fig.4 Change of the relative degree of crystallinity at 4.4mm with melt temperature 2.2结晶情况的比较 图3为在不同的模具温度时，距平板表面位置 2.3球晶生长的模拟结果 1.2mm处的相对结晶度的变化情况.由于模具温 表1比较了不同的模具温度下1.2mm处的球 度不同，则聚合物材料的受热历史不同，其结晶情况 晶成核生长情况，模具温度低时，降温速率高，则球 有所差异.当模具温度较低时，聚合物的冷却速率 晶数目较多，材料较早达到平衡熔融温度时，结晶发 相对较高，此时材料的成核数目较多，制件较早发生 生较早. 了结晶，最终达到的最大结晶度的时间也较早， 表2给出了不同的熔体温度下1.2mm处的区 图4为不同的熔体温度时，距平板表面位置 域内球晶生长速度等部分结果，球晶的生长速度在 4.4mm处的相对结晶度随时间的变化情况，熔体 某一适当温度最大，低于或高于该温度，球晶的生长 温度不同，其冷却到平衡熔融温度所需的时间也不 速度均降低，比在1∙2mm 处慢‚温度曲线较平缓．另外‚考虑结 晶与不考虑结晶的温差在300s 以后才逐步扩大‚在 400s 前后出现突变‚说明在靠近中心处‚结晶发生 的较晚． 图1 在1∙2mm 处三种方法得到的温度场比较 Fig．1 Temperature filed comparison among three methods at 1∙2 mm 图2 在4∙4mm 处三种方法得到的温度场比较 Fig．2 Temperature field comparison among three methods at 4∙4 mm 2∙2 结晶情况的比较 图3为在不同的模具温度时‚距平板表面位置 1∙2mm 处的相对结晶度的变化情况．由于模具温 度不同‚则聚合物材料的受热历史不同‚其结晶情况 有所差异．当模具温度较低时‚聚合物的冷却速率 相对较高‚此时材料的成核数目较多‚制件较早发生 了结晶‚最终达到的最大结晶度的时间也较早． 图4为不同的熔体温度时‚距平板表面位置 4∙4mm 处的相对结晶度随时间的变化情况．熔体 温度不同‚其冷却到平衡熔融温度所需的时间也不 同‚其结晶情况也有所差异．与图3的趋势相似‚熔 体温度低的先达到诱导时间‚先成核‚然后先达到最 大结晶度‚但由于距表面位置较内部‚其温度差距对 结晶度的影响不如在距表面位置较近处明显． 图3 不同的模具温度1∙2mm 处相对结晶度变化 Fig．3 Change of the relative degree of crystallinity at1∙2mm with mold temperature 图4 不同的熔体温度距表面4∙4mm 处相对结晶度变化 Fig．4 Change of the relative degree of crystallinity at4∙4mm with melt temperature 2∙3 球晶生长的模拟结果 表1比较了不同的模具温度下1∙2mm 处的球 晶成核生长情况．模具温度低时‚降温速率高‚则球 晶数目较多‚材料较早达到平衡熔融温度时‚结晶发 生较早． 表2给出了不同的熔体温度下1∙2mm 处的区 域内球晶生长速度等部分结果．球晶的生长速度在 某一适当温度最大‚低于或高于该温度‚球晶的生长 速度均降低． 第2期 周应国等： 半结晶性聚合物熔体冷却过程双尺度模拟 ·189·