挤出滚压法制备聚合物微结构成型技术的开发与研究-机械设计及理论专业论文.docxVIP

r哪Y r 哪Y iiU¨i●1 Ⅲ8 Ⅲ7 洲洲7， 洲0 川6 ㈣6 学位论文数据集 中图分类号 TQ320．6 学科分类号 460．20 论文编号 1 001020110626 密 级 公开 学位授予单位代码 10010 学位授予单位名称 北京化工大学 作者姓名 王晓伟 学 号 2008000626 获学位专业名称 机械设计及理论 获学位专业代码 080203 课题来源 自选课题 研究方向 聚合物微纳制造 论文题目 挤出滚压法制备聚合物微结构成型技术的开发与研究 关键词 挤出滚压，聚合物，微结构，复制，扩散板，微透镜 论文答辩日期 2011．5．26 幸论文类型 开发研究 学位论文评阅及答辩委员会情况 姓名 职称 工作单位 学科专长 指导教师 刘颖 副教授 北京化工大学 聚合物工程 评阅人1 吴大鸣 研究员、博导 北京化工大学 聚合物工程 评阅人2 张亚军 教授 北京化工大学 聚合物微纳制造 椭员蝴 张玉霞 高工 北京工商大学 聚合物工程 答辩委员1 吴大鸣 研究员、博导 北京化工大学 聚合物工程 答辩委员2 薛平 研究员、博导 北京化工大学 聚合物加工 答辩委员3 何砸东 研究员、博导 北京化工大学 聚合物加工 答辩委员4 李庆春 研究员 北京化工大学 聚合物加工 答辩委员5 任冬云 副研究员 北京化工大学 聚合物工程 答辩委员6 王伟明 副研究员 北京化上人学 塑料机械 答辩委员7 金志明 副研究员 北京化工大学 聚合物工程 答辩委员8 何继敏 副研究员 北京化工大学 聚合物工程 答辩委员9 闫宝瑞 高工 北京化．T大学 机电控制 答辩委员10 刘，“建 高工 北京化丁大学 塑料机械 答辩委员11 信春玲 副研究员 北京化工大学 高分子材料 注：一．论文类型：1．基础研究2．应用研究3．开发研究4．其它 二．中图分类号在《中国图书资料分类法》查询。 三．学科分类号在中华人民共和国国家标准(GB／T 1 3745-9)《学科分类与代码》中查询． 四．论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。 』， ，-tsaAEE-- 挤出滚压法制备聚合物微结构成型技术的开发与研究摘 挤出滚压法制备聚合物微结构成型技术的开发与研究 摘 要 本论文致力于结合单螺杆精密挤出成型和滚轮微压印成型来制作聚 合物微结构新技术的研究与开发。利用单螺杆挤出成型制造所需的光学聚 合物薄板，当聚合物薄板还在高温时，让其直接进入滚轮微压印设备，把 滚轮上的微结构转印至聚合物薄板表面上。本研究白行开发组立出一套新 型的挤出滚轮微压印系统，通过设计并开发挤出模具与滚轮微压印设备， 最终证实本系统可用于微结构大量连续地转印。此技术可以达到 roll．to．roll快速大量连续地进行聚合物微结构制品的复制生产，具有工艺 过程简易、高效率及大面积复制等优势，是一种极具潜力的微结构成型技 术。 本研究所开发的滚轮微压印设备，其滚轮直径为巾64 mm，长度为 125mm，驱动滚轮转速范围为0-30 rpm。金属微结构滚轮模具采用平板 包覆法制作，微结构为周期性分布的微孔结构。挤出机机头采用衣架型机 头，挤出口膜宽度为200 111111，厚度为1 mm。 采用自行组建的挤出滚压系统进行试验，从机头挤出来的聚合物薄板 直接进入到滚轮组中，研究发现当聚丙烯(PP)薄板进入滚轮组时其表 面温度仍处于材料的熔点(Tm)附近。在适当地工艺条件下，微结构经光 学显微镜与3D影像测量仪观测证实可成功转印至聚合物薄板表面上。 北京化丁大学硕，卜学位论文本研究还探讨了机头温度、驱动滚轮转速、压力等工艺参数对微结构 北京化丁大学硕，卜学位论文 本研究还探讨了机头温度、驱动滚轮转速、压力等工艺参数对微结构 成型性的影响。研究结果表明，驱动滚轮转速越快，聚合物薄板表面微结 tItP盘t矗-擎遵l：瓠j￡ 构的成型性会变差；然而当滚轮压力越大、机头温度越高时，微结构的成 型性会变好。挤出滚压目前得到的最佳的成型工艺参数为机头温度 210。C、驱动滚轮转速1．5 rpm、压力8200 N。这时所制备出的聚合物微 透镜阵列直径均匀性与高度转写率都极佳。 使用聚碳酸酯(PC)和聚丙烯(PP)两种聚合物来探讨材料及微结 构对聚合物薄板光学性质的影响。研究结果表明，聚碳酸脂(PC)和聚 丙烯(PP)所制作的扩散板都可对光线产生扩散作用，但聚碳酸酯(PC) 的扩散作用明显好于聚丙烯(PP)；当扩散板表面带有微结构时，其对光 束的扩散作用则会显著提高，但扩散板的雾度会增加，透光率则会下降； 微结构对扩散板光学性能的影响不仅与其尺寸大小有关，而且与微结构的 分布也有着很大的关系。 关键词：挤出滚压，聚