塑膠基礎(chǔ)理論知識(shí)培訓(xùn)教材ppt課件

1、 2006年6月1;.2l一、塑膠成型的進(jìn)展一、塑膠成型的進(jìn)展l1、成型材料的可塑性是衡量塑料能否快速和容易成型。l2、相關(guān)的實(shí)驗(yàn)證明：l充模壓力實(shí)驗(yàn)：高聚物的非牛頓特性越強(qiáng)，充模壓越低。l取向分布實(shí)驗(yàn)：取向最大是發(fā)生在距離制件表面20%的厚度處 ，取向程度隨熔體溫度與模溫的減少而增加，隨射壓與時(shí)間的增加而增加。 l應(yīng)力與應(yīng)變實(shí)驗(yàn)：一般制件有三種殘余應(yīng)變形式。l 伴隨熱應(yīng)力而產(chǎn)生的應(yīng)變；（溫差）l 與分子凍結(jié)取向相關(guān)的殘余應(yīng)變；（模溫、工藝參數(shù)等）l 形體應(yīng)變；（射壓的變化而影響殘余應(yīng)變）3l二、常用塑料二、常用塑料l1、簡(jiǎn)述、簡(jiǎn)述l塑料的定義：可用來(lái)塑化成型的樹脂原料。l樹脂的分類：天然樹脂

2、與人工樹脂（合成樹脂）。l樹脂屬于高聚物：高分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)與高分子外部結(jié)構(gòu)。l 高分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定高聚物最基本的物理化學(xué)性質(zhì)。l 高分子外部結(jié)構(gòu)決定高聚物的加工性能和物理機(jī)械性能。l按分子鏈在凝固后的結(jié)構(gòu)形態(tài)分類：結(jié)晶型、半結(jié)晶型、非結(jié)晶型。l 結(jié)晶型塑料凝固時(shí)，有晶粒到晶核的生長(zhǎng)過(guò)程，形成一 定的體態(tài)。（例PE、PP、PA、POM等）l 非結(jié)晶型塑料凝固時(shí)，沒(méi)有晶粒到晶核的生長(zhǎng)過(guò)程，只是自由的大分子鏈的凍結(jié)。（例PS、PVC、PMMA、PC等）l按塑料對(duì)熱作用的反映來(lái)分類：熱塑性、熱固性。4l2、常用塑料（九大類）、常用塑料（九大類）l聚烯烴：是烯烴高聚物的總稱。l一般是指乙烯、丙烯、丁烯的均

3、聚物與共聚物。l品種有：LDPE、MDPE、HDPE、LLDPE（線型聚乙烯）、 CPE（氯化聚乙烯）、EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）、PP、PPC（氯化聚丙烯）、RPP（增強(qiáng)聚丙烯）、PB（聚丁烯）l氯乙烯（PVC）：注塑用的聚氯乙烯是懸浮聚合產(chǎn)品。l 按其顆粒形態(tài)有緊密型和疏松型。l 常用的改性品種有：CPVC（氯化聚氯乙烯）、PVDC（氯乙烯-偏氯乙烯共聚物）、氯乙烯-乙丙橡膠接枝共聚物、耐寒PVC（氯乙烯與馬來(lái)酸酐的共聚物）l 注塑用的PVC有兩大類：l 一種是濕混造粒（即把各種添加劑、穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、沖擊改性劑、加工助劑等混合后擠一種是濕混造粒（即把各種添加劑、穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、沖擊改

4、性劑、加工助劑等混合后擠出造粒）出造粒）l 一種是干混料不造粒的粉狀一種是干混料不造粒的粉狀聚氯乙烯5l2、常用塑料（九大類）、常用塑料（九大類）l苯乙烯樹脂：是指苯乙烯的均聚物與共聚物樹脂的總稱。l 常用的改性品種是：ABS（苯乙烯、丙烯腈、丁二烯）l 另外與橡膠等共混和接枝的方法可以改善脆性和耐溫低。l 目前苯乙烯塑料級(jí)別有：通用級(jí)、發(fā)泡級(jí)、沖擊級(jí)、 ABS、AS（通用級(jí)、耐溫級(jí)）。l丙丙烯酸脂類：是指從丙丙烯酸衍生的高聚物，通常包括PMMA（聚甲基丙烯酸甲脂）、 纖維聚合物丙烯腈。l 供注塑級(jí)的PMMA（有機(jī)玻璃）品種是用懸浮聚合制成。l 目前PMMA塑料級(jí)別有：通用級(jí)、耐溫級(jí)、高流動(dòng)級(jí)

5、。l酰胺酰胺樹脂聚：是最早的工程塑料品種之一。l 名稱是尼龍（PA），用作纖維時(shí)又稱綿綸。l 目前PA塑料品種有： PA6、 PA66、 PA610、 PA612、l PA1010、高炭尼龍、 PA66與彈性接枝共混的超韌性PA、l 芳香聚酰胺等。酰胺等。6l2、常用塑料（九大類）、常用塑料（九大類）l 線性聚脂類：是指在聚合物鏈節(jié)中含有脂鏈或醚鏈，而無(wú)支鏈和交鏈結(jié)構(gòu)的樹脂統(tǒng)稱為線性聚脂或線性聚醚。l 常用的品種有：PC（聚碳酸脂雙酚A型）、改性PC、滌綸/PET（聚對(duì)苯二甲酸乙二脂）、PBT（聚對(duì)苯二甲酸丁二脂）l、POM（聚甲醛 ）等。l PC是一種無(wú)定型的熱塑性聚合物，有良好的性能，容易

6、應(yīng)力開裂，耐磨性及流動(dòng)性差，目前用于成型生產(chǎn)的是改性PC。l PET的大部分用于纖維，少部分用于薄膜，目前用于成型生產(chǎn)的多是玻璃纖維增強(qiáng)（FRPET），與PBT一樣是結(jié)晶型的熱塑性線性聚脂。l POM是結(jié)晶型聚合物，有均聚和共聚兩種，均聚POM比共聚POM的熱穩(wěn)定性差，以及加工溫度范圍窄，還有含油POM（是在POM內(nèi)加液體潤(rùn)滑油和脂酸鹽類的表面活性劑的共聚物）l ，含油POM摩擦系數(shù)小，物料易打滑，選用相關(guān)的專用設(shè)備來(lái)生產(chǎn)（開槽料筒注塑機(jī)） 。7l2、常用塑料（九大類）、常用塑料（九大類）l氟塑料：又稱為王牌塑料。l 常用的品種有：PTFE（聚四乙烯）、PCTFE（三氟乙烯）l 、FEP（聚四

7、乙烯與六氟丙烯酸共聚物）、PVF（聚氟乙烯）l 、PVDF（聚偏氟乙烯）等。l PCTFE（三氟乙烯）與PTFE（聚四乙烯）的主要差別在 于有氯原子存在，破壞PTFE對(duì)稱性，降低大分子鏈的穩(wěn)定性，l 造成PCTFE對(duì)溫度較敏感，易在高溫下分解。l PVDF（聚偏氟乙烯）是結(jié)晶型樹脂，外觀是白色粉末狀。l纖維素塑料：是指由天然纖維素與無(wú)機(jī)酸或有機(jī)酸作用產(chǎn)生的纖維素樹脂，再加上增塑劑而制成。它是最古老最古老的半合成型的熱塑型塑料。l 常用的品種有：硝酸纖維素、醋酸纖維素、醋酸丁酸纖維素。用于注塑的以硝酸纖維素為主。8l2、常用塑料（九大類）、常用塑料（九大類）l 耐高溫型樹脂：是指該類聚合物的分子

8、主鏈上含有亞芳基或雜環(huán)結(jié)構(gòu)，因此具有耐高溫、耐輻射的能力，并兼有高強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性。l 常用的品種有：PSF（聚砜）、PES（聚苯醚砜）、PPO（聚苯醚）、PPS （聚苯硫醚）等。 l PSF（聚砜）：雙酚A聚砜屬于線性熱塑型聚合物，有正規(guī)結(jié)構(gòu)，但屬于無(wú)定型結(jié)構(gòu)形態(tài)，粘度較大，對(duì)溫度的依賴性要比剪切速率大（此點(diǎn)與PC相似，與PE相反）。l PES（聚苯醚砜）：耐高溫和抗氧性較好（分子結(jié)構(gòu)中不含脂肪族基團(tuán)），制件可在180200度范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用。l PPO （聚苯醚）： PPO的熔體的流變性能接近牛頓型流體，粘度對(duì)剪切速率并沒(méi)有明顯的依賴性。目前常用還有改性聚苯醚、氯化聚醚。l PPS /雷騰（

9、聚苯硫醚）：是一種新型工程塑料，有粉料和顆粒兩種，是目前作軸頸和軸承的最好材料。在溫度達(dá)到343時(shí)，流動(dòng)性與HDPE相似。9l3、常用填料：是指加入填料可以降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，改善物理機(jī)械性能，化學(xué)性能，光電性能，成型加工性能等。l 常用填料的分為：一般填料、金屬填料、有機(jī)填料、纖維填料（短、長(zhǎng)）。l 一般填料的品種有：石灰石、碳酸鈣、滑石粉、硅酸鈣、云母、氫氧化鋁、硫酸鈣等。l 有機(jī)填料是目前塑料制品中的主要填料，有天然材料、合成材料。l 天然材料含有棉質(zhì)纖維素：木材、木粉、胡核的殼皮等。l 合成材料含有再生纖維素：人造織物、聚并烯腈纖維、尼龍纖維、聚脂纖維等。l 提高填料的各種性能，還

10、需用表面改性劑來(lái)進(jìn)行處理。目前的表面改性劑有：硅烷偶聯(lián)劑、酞酸脂偶聯(lián)劑、有機(jī)硅偶聯(lián)劑等。10l一一、塑料的物理性能塑料的物理性能l1、一般物理性能l總熱容量總熱容量：是指注塑物料在注塑工藝溫度下的總熱容量。l熔化熱熔化熱：又叫熔化淺熱，是結(jié)晶型聚合物在形成或熔化晶體 時(shí)所需要的能量。這部分能量是用來(lái)熔化高分子結(jié)晶結(jié)構(gòu)的，所以結(jié)晶型聚合物有明顯的熔點(diǎn)。l比熱容比熱容：是指單位重量的物體溫度上升1度時(shí)所需的熱量。l 結(jié)晶型聚合物比非結(jié)晶型聚合物比熱容要高。l 注塑過(guò)程中，塑料加熱或冷卻特性是由聚合物的熱含量與溫差來(lái)決定的，而熱傳遞速率正比于材料與熱源之間的溫差。l 一般冷卻比熔化快，炮筒的溫度與材

11、料溫度接近，而模具的溫度與材料溫度差距很大，加熱時(shí)間取決于炮筒內(nèi)壁與料層之間的溫差和料層厚度。l熱擴(kuò)散系數(shù)熱擴(kuò)散系數(shù)：又叫導(dǎo)熱系數(shù)其值，是指溫度在加熱物料中傳遞的速度。是由單位質(zhì)量的物料溫度升高1度時(shí)所需的熱量（比熱容）和材料吸收熱量的速度（導(dǎo)熱系數(shù)）來(lái)決定的。l 壓力對(duì)熱擴(kuò)散系數(shù)影響小，而溫度對(duì)熱擴(kuò)散系數(shù)影響大。11l1、一般物理性能、一般物理性能l導(dǎo)熱系數(shù)：導(dǎo)熱系數(shù)：是指材料傳播熱量的速度。導(dǎo)熱系數(shù)越高，材料內(nèi)熱傳遞越快。導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的增加而增加，由于聚合物的導(dǎo)熱系數(shù)很低，所以不管在炮筒中加熱還是在模具中冷卻，都需要一定的時(shí)間。有時(shí)為了提高加熱和冷卻效率，還采取一些技術(shù)措施。（炮筒內(nèi)壁加

12、厚是為了增加熱慣性、熱流道結(jié)構(gòu)等）l密度與比容密度與比容：密度是指聚合物單位體積內(nèi)分子的數(shù)量，比容是指聚合物單位體積的大小。l 密度增加會(huì)使制件中的氣體和溶劑滲透率減少，制件的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)、剛性、硬度、軟化溫度提高；也會(huì)使壓縮性、沖擊強(qiáng)度、流動(dòng)性、耐蠕變性能降低。l 比容是衡量不同工藝條件下高分子結(jié)構(gòu)所占有的空間，各種狀態(tài)下的膨脹與壓縮，是制件的尺寸反面的重要參數(shù)。l膨脹系數(shù)與壓縮系數(shù)膨脹系數(shù)與壓縮系數(shù)：l 膨脹系數(shù)與壓縮系數(shù)是指比容在恒壓下由溫度變化而引起變化的特性。l 聚合物比容不僅取決于溫度而且取決壓力。l 聚合物比容在不同的溫度下隨壓力的變化而變化，壓力增高，密度加大，比容減小，

13、這點(diǎn)在成型中用壓力來(lái)控制產(chǎn)品的質(zhì)量和尺寸精度很重要。12l2 、聚合物的熱物理性能、聚合物的熱物理性能l 、玻璃化溫度：是指線性非結(jié)晶型聚合物由玻璃態(tài)向高彈態(tài)或者由高彈態(tài)向玻璃態(tài)的轉(zhuǎn)變溫度。l 大分子鏈段本身開始變形的溫度當(dāng)溫度高于玻璃化溫度時(shí)，大分子鏈開始自由活動(dòng)，但還不是整個(gè)分子鏈段的運(yùn)動(dòng)，這時(shí)表現(xiàn)出高彈性的橡膠性能； l 當(dāng)?shù)陀诓ＡЩ瘻囟葧r(shí)，鏈段被凍結(jié)變成堅(jiān)硬的固態(tài)或玻璃態(tài) ；l 橡膠的玻璃化溫度低于室溫。所以橡膠在常溫下處于高彈態(tài)；而其它塑料在常溫下是處于脆韌性的玻璃態(tài)。l 高聚物的自由體積理論 ：高聚物分子結(jié)構(gòu)所占有的整個(gè)體積分成兩部分 ；一部分是分子鏈所占有的空間，而另一部分是分子

14、鏈之間的自由空間。l高聚物在玻璃化溫度以上的總自由體積等于玻璃化溫度下的自由體積與熱膨脹系數(shù)乗以溫升之和。在預(yù)塑化時(shí)，位于螺槽中的高分子固態(tài)物料，在升至玻璃化溫度以后，隨著溫度的升高物料自由體積會(huì)增加，其比容也會(huì)加大。13l2 、聚合物的熱物理性能、聚合物的熱物理性能l、熔化溫度（熔點(diǎn)）：熔化溫度（熔點(diǎn)）：熔化溫度是指結(jié)晶型聚合物從高分子鏈結(jié)構(gòu)的三維有序態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)熔化溫度是指結(jié)晶型聚合物從高分子鏈結(jié)構(gòu)的三維有序態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)序的粘流態(tài)時(shí)的溫度。序的粘流態(tài)時(shí)的溫度。l對(duì)高聚物來(lái)說(shuō)，玻璃化溫度，熔化溫度或溫度范圍都是變相點(diǎn)。有較明顯的變化范圍，對(duì)高聚物來(lái)說(shuō)，玻璃化溫度，熔化溫度或溫度范圍都是變相點(diǎn)。有

15、較明顯的變化范圍，從分子結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)看，都是大鏈段運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。從分子結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)看，都是大鏈段運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。l一般有增塑劑的聚合物熔點(diǎn)要比無(wú)增塑劑的要低，共聚物的熔點(diǎn)要比組成共聚物中較高一般有增塑劑的聚合物熔點(diǎn)要比無(wú)增塑劑的要低，共聚物的熔點(diǎn)要比組成共聚物中較高均聚物的熔點(diǎn)要低些。均聚物的熔點(diǎn)要低些。l轉(zhuǎn)變點(diǎn)（熔點(diǎn)）對(duì)于低分子材料來(lái)說(shuō)，熔化過(guò)程是非常窄的，有較明顯的熔點(diǎn)；而對(duì)于轉(zhuǎn)變點(diǎn)（熔點(diǎn)）對(duì)于低分子材料來(lái)說(shuō)，熔化過(guò)程是非常窄的，有較明顯的熔點(diǎn)；而對(duì)于結(jié)晶型高聚物來(lái)說(shuō)，從達(dá)到玻璃化溫度就開始軟化，但從高彈態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)的液相時(shí)卻沒(méi)結(jié)晶型高聚物來(lái)說(shuō)，從達(dá)到玻璃化溫度就開始軟化，但從高彈態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)的液相

16、時(shí)卻沒(méi)有明顯的熔點(diǎn)，而是有一個(gè)向粘流態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度范圍有明顯的熔點(diǎn)，而是有一個(gè)向粘流態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度范圍 l注塑注塑成型成型時(shí)，料筒的第三段溫度（靠近嘴溫的溫度）都要設(shè)定在熔點(diǎn)以上，然后以降低時(shí)，料筒的第三段溫度（靠近嘴溫的溫度）都要設(shè)定在熔點(diǎn)以上，然后以降低1520度的溫度梯度依次設(shè)定第二段和第一段的料筒溫度為宜。度的溫度梯度依次設(shè)定第二段和第一段的料筒溫度為宜。14l2 、聚合物的熱物理性能、聚合物的熱物理性能l、分解溫度及燃燒特性：熱分解溫度是指在氧氣存在條件下，高聚物受熱后開始分解的溫度范圍。l依聚合物化學(xué)結(jié)構(gòu)式不同而有顯著的差異，此外還與物料的形態(tài)有關(guān)。l在注塑過(guò)程中，無(wú)論是在預(yù)塑階段還是

17、在注射階段，只要聚合物局部溫度達(dá)到分解溫度，高分子物料就會(huì)訊速生成低分子量的可燃性物質(zhì)。聚合物的熱分解在氧氣充足條件下是放熱反應(yīng)，產(chǎn)生的熱會(huì)繼續(xù)加熱聚合物。當(dāng)聚合物達(dá)到燃點(diǎn)時(shí)就會(huì)燃燒，燃燒體系的溫度是否會(huì)上升，產(chǎn)生的燃燒熱是否和體系進(jìn)行對(duì)流，都與熱分解溫度，比熱容以及導(dǎo)熱系數(shù)等物理性能有密切關(guān)系。l 注塑時(shí)，對(duì)聚合物分解溫度的控制是十分重要的，否則分解出燃燒物質(zhì)不僅會(huì)影響制品質(zhì)量，還會(huì)腐蝕設(shè)備，危害人體。 15l3、聚合物降解及熱穩(wěn)定性 l降解，是指遞解分解作用，在高分子化學(xué)中，通常是指在化學(xué)或物理作用下，聚合物分子的聚合度降低過(guò)程，聚合物在熱，力，氧氣，水及光輻射等作用下往往發(fā)生降解。降解過(guò)

18、程實(shí)質(zhì)是大分子鏈發(fā)生結(jié)構(gòu)變化。l 聚合物是否容易發(fā)生降解，依其分子內(nèi)部和分子外部結(jié)構(gòu)有關(guān)；是否有分解的雜質(zhì)有關(guān)；能引起高聚物降解的雜質(zhì)，一般都是熱降解的崔化劑，如：PVC 分解的產(chǎn)物是氯化氫，POM分解產(chǎn)物是甲醛，它們有著加劇高聚物降解的作用。 l在注塑中，力、水、氧通過(guò)溫度對(duì)聚降解起重要影響，在高溫時(shí)氧和水更能使聚合物分解。剪切力的作用會(huì)因高溫時(shí)聚合物粘度的降低而減小。熱降解是指某些聚合物在高溫下時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，發(fā)黃變色，降解，分解等現(xiàn)象。l熱穩(wěn)定性是指聚合物在高溫下，分子鏈抗化學(xué)分解能力及耐化學(xué)變化的溫度。熱降解溫度又稱為穩(wěn)定性溫度，略高于分解溫度 。l溫度的高低和變化范圍對(duì)聚合物的降解有影響外

19、，還有在溫度場(chǎng)中所經(jīng)歷的反復(fù)加工次數(shù)有關(guān)。不同的聚合物在反復(fù)加工后熱降解和融熔指數(shù)有著較大的差異。在正常溫度下PS, PC, PP,經(jīng)數(shù)次加工后融熔指數(shù)升高的傾向。而PE，抗沖擊PS醋酸纖維素等有下降的現(xiàn)象。 l實(shí)驗(yàn)證明：剪切應(yīng)力.剪切速率越高，分子量降解速度越快，斷裂的鏈越短；當(dāng)提高加熱溫度或增塑劑含量時(shí)，力的降解作用會(huì)減小 。l 水解作用是由于在聚合物中存在有可以水解的化學(xué)基團(tuán)。如：酰胺，酯，腈等，或在氧化作用下形成可被水解的基團(tuán)。如果這些基團(tuán)在分子的主鏈上，水解作用會(huì)使主鏈斷鏈而降解。由于某些聚合物有水解作用，因此對(duì)這些塑料的吸濕性應(yīng)加以注意。有的塑料具有吸濕或凝集水分傾向，因?yàn)樗鼈兒?/p>

20、極性親水基團(tuán)，如ABS, PMMA, PA, PC, PPO等，在注塑中都需要干燥處理，防此水解。16l二、聚合物表面性能與相容性 l1、磨擦性能 :在注塑中物料在螺桿加料段的磨擦機(jī)理，磨擦系數(shù)對(duì)其螺桿的輸送效率有重要影響。物料從料斗進(jìn)入螺桿之后在螺桿旋轉(zhuǎn)下，使物料沿螺槽向前輸送顆粒料首先被壓成固體塞，在輸送過(guò)程中塑料固體塞和料筒及螺桿產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，各面承受著磨擦力的作用 . l 、不同的聚合物其磨擦系數(shù)是不同的 .磨擦系數(shù)不僅與高聚物的物理性質(zhì)有關(guān)，而且與影響物理機(jī)械性質(zhì)的外界壓力，速度和溫度有關(guān) .l 、 一般情況下，塑料的磨擦系數(shù)隨負(fù)載的加大而稍許降低。聚合物材料的干磨擦系數(shù)，隨著相對(duì)速

21、度的提高有增加的趨勢(shì)l 、在高壓高速下塑料的熱傳導(dǎo)性能很差產(chǎn)生的熱量不易散出，使塑料發(fā)生大的變形表面破壞，因此壓力和速度對(duì)磨擦系數(shù)均有影響 .17l二、二、聚合物表面性能與相容性聚合物表面性能與相容性l、相容性：是指兩種不同品級(jí)的聚合物在熔融狀態(tài)下能否相互混溶的一種性質(zhì) l 、相容性不好的聚合物混熔在一起，制品會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)象 （這與分子結(jié)構(gòu)有一定關(guān)系 ）；l、分子結(jié)構(gòu)相近者易相容；反之難容 l、利用聚合物之間的相容特性，使共混料品級(jí)日益增多，l例如：借助于聚碳酸酯和聚乙烯之間的互容性，在聚碳酸酯中加入3050%聚乙烯可使伸長(zhǎng)率提高30%，沖擊強(qiáng)度提高倍，并使熔體的粘度降低 ，便于成型 l 、表

22、觀密度 ：大多數(shù)熱塑性塑料致密狀的相對(duì)密度為0.91.2g/cm3而粉料或顆粒料的表觀密度是0.30.6g/cm3 物料的表觀密度低，使均勻加料發(fā)生困難，就易出現(xiàn)“架橋”現(xiàn)象。這樣會(huì)影響輸送效率和塑化質(zhì)量的穩(wěn)定性 18三、三、聚合物的力學(xué)特性聚合物的力學(xué)特性、形變與應(yīng)力關(guān)系形變與應(yīng)力關(guān)系 ：材料的力學(xué)特性是指材料在外力的作用下，產(chǎn)生變形，流動(dòng)與破壞的性質(zhì) 、反應(yīng)材料基本力學(xué)性質(zhì)的量主要有兩類；一類是反應(yīng)材料變形情況的量如模量或柔度，泊桑比；另一類是反應(yīng)材料破壞過(guò)程的量，如比例極限，拉伸強(qiáng)度，屈服應(yīng)力，拉伸斷裂等作用 、從力學(xué)觀點(diǎn)看，材料破壞是一個(gè)過(guò)程而不是一個(gè)點(diǎn)、應(yīng)力與時(shí)間的關(guān)系 ：聚合物材料

23、主要特征之一是應(yīng)力對(duì)其作用時(shí)間的依賴性 、聚合物在較高溫度下力作用時(shí)間較短的應(yīng)力松馳行為和在溫度較低力作用時(shí)間較長(zhǎng)的應(yīng)力松馳行為是一致的 19l三、三、聚合物的力學(xué)特性聚合物的力學(xué)特性l、形變與時(shí)間關(guān)系形變與時(shí)間關(guān)系：l、聚合物材料在一定溫度下承受恒定載荷時(shí)，將訊速地發(fā)生變形，然后在緩慢的速率下無(wú)限期地變形下去 l、若載荷足夠高時(shí)變形會(huì)繼續(xù)到斷裂為此 l、聚合物的蠕變性質(zhì) ：是指在溫度和載荷都是恒定的條件下，變形對(duì)時(shí)間依賴的性質(zhì) 20 四 、聚合物的流變性能 、聚合物的流變性能：是指聚合物材料加熱到熔融狀態(tài)下 ,在機(jī)器某些部位上（如螺桿、料筒、噴嘴及模腔流道中）形成流場(chǎng)。在流場(chǎng)中熔體受到應(yīng)力、

24、時(shí)間、溫度的聯(lián)合作用發(fā)生形變或流動(dòng)性能 、關(guān)于流變性能 、剪切速率，剪切應(yīng)力對(duì)粘度的影響 （即切力變稀 ） 、剪性聚合物：是指聚合物的剪切粘度對(duì)剪切速率的依賴性越強(qiáng)，粘度隨剪切速率的提高而訊速降低的聚合物 、這種剪切變稀的現(xiàn)象是聚合物固有的特征，但不同聚合物剪切變稀程度是不同的，這一點(diǎn)對(duì)注塑有重要意義 21l四 、聚合物的流變性能l 、離模膨脹效應(yīng) ：是指當(dāng)聚合物熔體離開流道口時(shí)，熔體流的直徑，大于流道出口的直徑 l 、普遍認(rèn)為這是由聚合物的粘彈效應(yīng)所引起的膨脹效應(yīng)，粘彈效應(yīng)要影響膨脹比的大小，溫度，剪切速率和流道幾何形狀等都能影響熔體的膨脹效應(yīng)所以膨脹效應(yīng)是熔體流動(dòng)過(guò)程中的彈性反映，這種行為

25、與大分子沿流動(dòng)方向的剪切應(yīng)力作用和垂直于流動(dòng)方向的法向應(yīng)力作用有關(guān) l、在純剪切流動(dòng)中法向效應(yīng)是較小的粘彈性熔體的法向效應(yīng)越大則離模膨脹效應(yīng)越明顯 l 、流道的影響；流道長(zhǎng)度很短，離模效應(yīng)將受到入口效應(yīng)的影響這是因?yàn)檫M(jìn)入澆口段的熔體要收劍流動(dòng)，流動(dòng)正處在速度重新分布的不穩(wěn)定時(shí)期，如果澆口段很短，熔體料流會(huì)很快地出口，剪切應(yīng)力的作用會(huì)突然消失，速度梯度也要消除，大分子發(fā)生蜷曲，產(chǎn)生彈性恢復(fù)，這會(huì)使離模膨脹效應(yīng)加??；如果流道足夠長(zhǎng)，則彈性應(yīng)變能有足夠的時(shí)間進(jìn)行彈性松馳這時(shí)影響離模膨脹效應(yīng)的主要原因是穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)的剪切彈性和法向效應(yīng)的作用。22l四、聚合物的流變性能l、剪切速率對(duì)不穩(wěn)定流動(dòng)的影響l、有

26、三個(gè)流變區(qū)：低剪切速率區(qū)、中剪切區(qū)、高剪切區(qū) 。l 、低剪切速率區(qū)：在低剪切速率下被破壞的高分子鏈纏結(jié)能來(lái)得及恢復(fù)，所以表現(xiàn)出粘度不變的牛頓特性 l 、中剪切區(qū)隨著剪切速率的提高，高分子鏈段纏結(jié)被順開且來(lái)不及重新恢復(fù)這樣就阻止了鏈段之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)和內(nèi)磨擦的減小。可使熔體粘度降低二至三個(gè)數(shù)量級(jí)，產(chǎn)生了剪切稀化作用 l 、高剪切區(qū)：當(dāng)剪切速率很高粘度可降至最小，并且難以維持恒定，大分子鏈段纏結(jié)在高剪切下已全部被拉直，表現(xiàn)出牛頓流體的性質(zhì)。如果剪切速率再提高，出現(xiàn)不穩(wěn)定流動(dòng)，這種不穩(wěn)定流動(dòng)形成彈性湍流熔體出現(xiàn)波紋，破裂現(xiàn)象是熔體不穩(wěn)定 的重要標(biāo)志。l 、熔體發(fā)生破裂：當(dāng)剪切速率達(dá)到彈性湍流時(shí)，熔體不僅

27、不會(huì)繼續(xù)變稀，反而會(huì)變稠23l四、聚合物的流變性能l、溫度對(duì)粘度的影響l 、粘度依賴于溫度的機(jī)理：是分子鏈和“自由體積”與溫度之間存在著關(guān)聯(lián)l 、當(dāng)在玻璃化溫度以下時(shí)，自由體積保持恒定，體積隨溫度增長(zhǎng)而大分子鏈開始振動(dòng)l 、當(dāng)溫度超過(guò)玻璃化溫度時(shí)，大鏈段開始移動(dòng)，鏈段之間的自由體積增加，鏈段與鏈段之間作用力減小，粘度下降 l 、不同的聚合物粘度對(duì)溫度的敏感性有所不同l、壓力對(duì)粘度的影響l、聚合物熔體在注塑時(shí)，無(wú)論是預(yù)塑階段，還是注射階段，熔體都要經(jīng)受內(nèi)部靜壓力和外部動(dòng)壓力的聯(lián)合作用 l 、保壓補(bǔ)料階段聚合物一般要經(jīng)受15002000kgf/cm2壓力作用，精密成型可高達(dá)4000kgf/cm2,

28、在如此高的壓力下，分子鏈段間的自由體積要受到壓縮。由于分子鏈間自由體積減小，大分子鏈段的靠近使分子間作用力加強(qiáng)即表現(xiàn)粘度提高。 24l四、聚合物的流變性能l 、壓力對(duì)粘度的影響l 、在加工溫度一定時(shí)，聚合物熔體的壓縮性比一般液體的壓縮性要大，對(duì)粘度影響也較大。l、由于聚合物的壓縮率不同，所以粘度對(duì)壓力的敏感性也不同；壓縮率大的敏感性大。 l 、聚合物也由于壓力提高會(huì)使粘度增加，能起到和降低熔體溫度一樣的等效作用。 l、分子量對(duì)粘度的影響l 、一般情況下粘度隨分子量增加而增加，由于分子量增加使分子鏈段加度，分子鏈重心移動(dòng)越慢，鏈段間的相對(duì)們移抵消機(jī)會(huì)越多，分子鏈的柔性加大纏結(jié)點(diǎn)增多，鏈的解脫和滑

29、移困難。使流動(dòng)過(guò)程助力增大，需要的時(shí)間和能量也增加 。l、由于分子量增加引起聚合物流動(dòng)降低，使注塑困難，因此常在高分子量的聚合物中加入一些低分子物質(zhì)，如增塑劑等，來(lái)降低聚合物的分子量，以達(dá)到減小粘度，改善加工性能。 25 一、結(jié)晶效應(yīng) 1、結(jié)晶概念 ：評(píng)定聚合物結(jié)晶形態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)是晶體形狀、大小及結(jié)晶度。 、聚合物的超分子結(jié)構(gòu)對(duì)注塑條件及制品性能的影響非常明顯，聚合物按其超分子結(jié)構(gòu)可分為結(jié)晶型和非結(jié)晶型 。 、結(jié)晶型聚合物的分子鏈呈有規(guī)則的排列,具有耐熱性和較高的機(jī)械強(qiáng)度 。 、非結(jié)晶態(tài)聚合物的分子鏈呈不規(guī)則的無(wú)定型的排列，不具有耐熱性和較高的機(jī)械強(qiáng)度 。 、分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)稱性高的聚合物都能生成

30、結(jié)晶，如PE等， 分子鏈節(jié)雖然大，但分子間的作用力很強(qiáng)也能生成結(jié)晶，如 POM、PA等。 分子鏈剛性大的聚合物不易生成結(jié)晶，如PC、PSU、PPO等。262、聚合物結(jié)晶度對(duì)制品性能的影響l 、密度：結(jié)晶度高說(shuō)明多數(shù)分子鏈已排列成有序而緊密的結(jié)構(gòu)， 分子間作用力強(qiáng)，所以密度隨結(jié)晶 度提高而加大，如70%結(jié)晶度的PP，其密度為0.896,當(dāng)結(jié)晶度增至95%時(shí)則密度增至o.903。l 、拉伸強(qiáng)度 ：結(jié)晶度高，拉伸強(qiáng)度高。如結(jié)晶度70%的聚丙烯其 拉伸強(qiáng)度為27.5mpa，當(dāng)結(jié)晶度增至95%時(shí)，則拉伸強(qiáng)度可提高到 42mpa。l 、沖擊強(qiáng)度： 沖擊強(qiáng)度隨結(jié)晶度提高而減小，如70%結(jié)晶度的聚丙烯，其缺口

31、沖擊強(qiáng)度15.2kgf-cm/cm2,當(dāng)結(jié)晶度95%時(shí)，沖擊強(qiáng)度減小到4.86kgf-cm/cm2。 l 、熱性能 ：結(jié)晶度增加有助于提高軟化溫度和熱變形溫度。如結(jié)晶度為70%的聚丙烯，載荷下的熱變形溫度為125度，而結(jié)晶度95%時(shí)側(cè)為151度。剛度是注塑制品脫模條件之一，較高的結(jié)晶度會(huì)減少制品在模內(nèi)的冷卻周期。結(jié)晶度會(huì)給低溫帶來(lái)脆弱性，如結(jié)晶度分別為55%，85%，95%的等規(guī)聚丙烯其脆化溫度分別為0度，10度，20度。 272、聚合物結(jié)晶度對(duì)制品性能的影響l 、翹曲： 結(jié)晶度提高會(huì)使體積減小，收縮加大，結(jié)晶型材料比非結(jié)晶型材料更易翹曲，這是因?yàn)橹破吩谀?nèi)冷卻時(shí)，由于溫度上的差異引起結(jié)晶度的

32、差異，使密度不均，收縮不等，導(dǎo)致產(chǎn)生較高的內(nèi)應(yīng)力而引起翹曲，并使耐應(yīng)力龜裂能力降低。 l 、光澤度： 結(jié)晶度提高會(huì)增加制品的致密性。使制品表面光澤度提高，但由于球晶的存在會(huì)引起光波的散射，而使透明度降低。l 3 3 、影響結(jié)晶度的因素 l 、溫度及冷卻速度 ： 結(jié)晶有一個(gè)熱交換過(guò)程，與溫度有關(guān)。l 、當(dāng)聚合物熔體溫度高于熔融溫度時(shí)大分子鏈的熱運(yùn)動(dòng)顯著增加，到大于分子的內(nèi)聚力時(shí)，分子就難以形成有序排列而不易結(jié)晶；當(dāng)溫度過(guò)低時(shí)，分子鏈段動(dòng)能很低，甚至處于凍結(jié)狀態(tài)，也不易結(jié)晶 。l 、結(jié)晶的溫度范圍是在玻璃化溫度和熔融溫度之間。 l 、在高溫區(qū)（接近熔融溫度），晶核不穩(wěn)定，單位時(shí)間成核數(shù)量少，而在低

33、溫區(qū)（接近玻璃化溫度）自由能低，結(jié)晶時(shí)間長(zhǎng)，結(jié)晶速度慢，不能為成核創(chuàng)造條件。這樣在熔融溫度和玻璃化溫度之間存在一個(gè)最高的結(jié)晶速度和相應(yīng)的結(jié)晶溫度。28l 3 3 、影響結(jié)晶度的因素l 、溫度是聚合物結(jié)晶過(guò)程最敏感性因素，溫度相差1度，則結(jié)晶速度可能相差很多倍 。l 、冷卻速度 ：聚合物從熔點(diǎn)溫度以上降到玻璃化溫度以下，這一過(guò)程的速度 。它是決定晶核存在或生長(zhǎng)的條件。 l 、過(guò)冷度 ：在注塑成型時(shí)，冷卻速度決定于熔體溫度和模具溫度之差稱過(guò)冷度 。l分以下三區(qū) ；等溫冷卻區(qū) 、快速冷卻區(qū) 、中速成冷卻區(qū) 。lA、等溫冷卻區(qū)，當(dāng)模具溫度接近于最大結(jié)晶速度溫度時(shí)，這時(shí)過(guò)冷度小，冷卻速度慢，結(jié)晶幾乎在靜

34、態(tài)等溫條件下進(jìn)行，這時(shí)分子鏈自由能大，晶核不易生成，結(jié)晶緩慢，冷卻周期加長(zhǎng)，形成較大的球晶。lB、快速冷卻區(qū)，當(dāng)模具溫度低于結(jié)晶溫度時(shí)過(guò)冷度增大，冷卻速度很快結(jié)晶在非等溫條件下進(jìn)行，大分子鏈段來(lái)不及折疊形成晶片，這時(shí)高分子松馳過(guò)程滯后于溫度變化的速度 ，于是分子鏈在驟冷下形成體積松散的來(lái)不及結(jié)晶的無(wú)定型區(qū)。例如：當(dāng)模具型腔表面溫度過(guò)低時(shí)，制品表層就會(huì)出現(xiàn)這種情況，而在制品心部由于溫度梯度的關(guān)系，過(guò)冷度小，冷卻速度慢就形成了具有微晶結(jié)構(gòu)的結(jié)晶區(qū)。 29l 3 3 、影響結(jié)晶度的因素l C、中速成冷卻區(qū)，如果把冷卻模溫控制在熔體最大結(jié)晶速度溫度與玻璃化溫度之間，這時(shí)接近表層的區(qū)域最早生成結(jié)晶，由于

35、模具溫度較高，有利于制品內(nèi)部晶核生成和球晶長(zhǎng)大。結(jié)晶的也比較完整。在這一溫度區(qū)來(lái)選擇模溫對(duì)成型制品是有利的，因?yàn)檫@時(shí)結(jié)晶速率常數(shù)大，模溫較低，制品易脫模，具注塑周期短。例:PA6, PA66,模溫控制在（70120度），PP模溫控制在（3080），這有助于結(jié)晶能力提高，在注塑中模溫的選擇應(yīng)能使結(jié)晶度盡可能達(dá)到最接近于平衡位置。過(guò)低過(guò)高都會(huì)使制品結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，在后期會(huì)發(fā)生結(jié)晶過(guò)程在溫度升高時(shí)而發(fā)生變化，引起制品結(jié)構(gòu)的變化。 30l 3 3 、影響結(jié)晶度的因素l 、熔體應(yīng)力作用：當(dāng)熔體壓力的提高，剪切作用的加強(qiáng)都會(huì)加速結(jié)晶過(guò)程。由于應(yīng)力作用會(huì)使鏈段沿受力方向而取向，形成有序區(qū)，容易誘導(dǎo)出許多晶胚，使

36、用權(quán)晶核數(shù)量增加，生成結(jié)晶時(shí)間縮短，加速了結(jié)晶作用。l 、壓力加大還會(huì)影響球晶的尺寸和形狀，低壓下容易生成大而完整的球晶，高壓下容易生成小而不規(guī)則的球晶。l 、球晶大小和形狀除與壓力大小有關(guān)還與力的形式有關(guān)。在均勻剪切作用下易生成均勻的微晶結(jié)構(gòu)，在直接的壓力作用下易生成直徑小而不均勻的球晶。螺桿式注塑機(jī)加工時(shí)，由于熔體受到很大的剪切力作用，大球晶被粉碎成微細(xì)的晶核，形成均勻微晶。而活塞式注塑機(jī)相反。 l 、用剪切速率能控制結(jié)晶能力：高剪切速率下得到的PP制品冷卻后具有高結(jié)晶度的結(jié)構(gòu)，而且PP受剪切作用生成球晶的時(shí)間比無(wú)剪切作用在靜態(tài)熔體中生成球晶的時(shí)間要減少一半。 l31l3 3 、影響結(jié)晶度

37、的因素l 、熔體應(yīng)力作用：l 、結(jié)晶型聚合物的結(jié)晶和取向作用密切相關(guān)，結(jié)晶和剪切應(yīng)力也就發(fā)生聯(lián)系，剪切作用將通過(guò)取向和結(jié)晶兩方面的途徑來(lái)影響熔體的粘度，也就影響了熔體在噴嘴、流道、澆口、型腔中的流動(dòng)。根據(jù)聚合物取向作用可提前結(jié)晶的道理，在注塑中提高注射壓力和注射速率而降低熔體粘度的辦法為結(jié)晶創(chuàng)造條件。當(dāng)然，應(yīng)以熔體不發(fā)生破裂為限。 l 、用溫度能控制結(jié)晶能力：在注塑模具中發(fā)生結(jié)晶過(guò)程的重要特點(diǎn)是它的非等溫性。熔體進(jìn)入模具時(shí)，接近表面層先生成小球晶，而內(nèi)層生成大的球晶；澆口附近溫度高，受熱時(shí)間長(zhǎng)結(jié)晶度高，而遠(yuǎn)離澆口處因冷卻快，結(jié)晶度低，所以造成制品性能上的不均勻性。32l二、取向效應(yīng) l1、取向

38、機(jī)理 ：在加工過(guò)程中，在力的作用下，流動(dòng)的大分子鏈段一定會(huì)取向，取向的性質(zhì)和程度根據(jù)取向條件有很大的區(qū)別。l 、按熔體中大分子受力的形式作用的性質(zhì)可分為剪切應(yīng)力作用下的“流動(dòng)取向”和受拉伸作用下的“拉伸取向”。 l 、按取向結(jié)構(gòu)單元的取向方向，可分單軸和雙軸或平面取向。 l 、按熔體溫場(chǎng)的穩(wěn)定性可分等溫和非等溫流動(dòng)取向。也可分結(jié)晶和非結(jié)晶取向。33l二、取向效應(yīng) l1、取向機(jī)理l 、 聚合物熔體在模腔中的流動(dòng)是注塑的主要流動(dòng)過(guò)程，熔體在型腔中取向過(guò)程，將直接影響制品的質(zhì)量。l 、充模時(shí)，無(wú)定型聚合物熔體是沿型壁流動(dòng)，熔體流入型腔首先同模壁接觸霰成來(lái)不及取向的凍結(jié)層外殼。而新料沿著不斷增長(zhǎng)地凝固

39、層內(nèi)壁向前流動(dòng)。推動(dòng)波前峰向前移動(dòng)。而靠近凝固層的分子鏈，一端被固定凝固層上，而另一端被鄰層的分子鏈沿著流動(dòng)方向而取向。由于靠近凝固層助力最大，速度最?。欢行耐饬鲃?dòng)助力最小，速度最大，這樣在垂直于流動(dòng)方向上形成速度梯度；凝固層處的速度梯度最大，中心處的速度梯度最小，因此靠近凝固層的熔體流受剪切作用最強(qiáng)，取向程度最大，而在靠近中心層剪切作用最小，取向也最小，形成小取向?qū)訁^(qū)。34l2、取向?qū)χ破沸阅艿挠绊?l 、非結(jié)晶型聚合物的取向是大分子鏈在應(yīng)力作用方向上的取向，所以在取向方向的力學(xué)性質(zhì)明顯增加，而垂直于取向方向的力學(xué)性質(zhì)卻又明顯地降低；在取向方向的拉伸強(qiáng)度，斷裂伸長(zhǎng)率，隨取向度增加而提高。l

40、 、雙軸取向的制品其力學(xué)性質(zhì)具有各異性并與兩個(gè)方向拉伸倍數(shù)有關(guān)。雙軸取向改變了單軸取向的力學(xué)性質(zhì)。在通常注塑條件下，注塑制品在流動(dòng)方向上的拉伸強(qiáng)度大約是垂直方向的確良1-2.9倍，而沖擊強(qiáng)度為1-10倍，說(shuō)明垂直于流動(dòng)方向上的沖擊強(qiáng)度降低很多。 l 、注塑制品的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度隨取向度提高而上升。l 、收縮程度是取向程度的反映：由于在制品中存在有一定的高彈形態(tài)，一定溫度下已取向的分子鏈段要產(chǎn)生松馳作用：非結(jié)晶型聚合物的分子鏈要重新蜷曲，結(jié)晶率與取向度成正比。線膨脹系數(shù)隨取向度變化；l 、制品收縮反映了取向的程度：由于在垂直于流動(dòng)方向線膨脹系數(shù)比取向方向約大3倍。取向后的大分子被拉長(zhǎng)，分子之間的作

41、用力增加，發(fā)生“應(yīng)力硬化”現(xiàn)象，表現(xiàn)了注塑制品模量提高的現(xiàn)象。“凍結(jié)取向”越大，則越容易發(fā)生應(yīng)力松馳，制品收縮也越大。35l3、影響制品取向的因素 l、在注塑加工中，聚合物熔體的取向過(guò)程可分為充模階段、保壓階段。l、充模階段流動(dòng)的特點(diǎn)：熔體壓力低，剪切速率大，模壁處的物料在快速冷卻條件下進(jìn)行，聚合物熔體的粘度主要是溫度和剪切速率的函數(shù)。l、保壓階段流動(dòng)的特點(diǎn)：剪切速率低，壓力高，溫度逐漸下降。l、聚合物熔體的粘度主要依賴于溫度和注射壓力，但對(duì)取向影響主要是熔體加工溫度。對(duì)結(jié)晶影響主要是模具溫度。l 、取向與剪切或拉伸作用有關(guān)，也與大分子鏈的自由能有關(guān)。根據(jù)這種機(jī)理，控制取向的條件有以下幾個(gè)因素

42、；l、物料溫度和模具溫度增高都會(huì)使取向效應(yīng)降低。因?yàn)槿垠w升高時(shí)粘度會(huì)降低。如果熔體加工溫度高，它和凝固溫度之間的溫度區(qū)間加寬，松馳時(shí)間加長(zhǎng)，容易解取向。l非結(jié)晶型聚合物的松馳時(shí)間：是從加工溫度降至玻璃化溫度的時(shí)間；l結(jié)晶型聚合物的松馳時(shí)間：是從加工溫度至熔化溫度的時(shí)間，由于熔點(diǎn)溫度高于玻璃化溫度，顯然非結(jié)晶型聚合物松馳時(shí)間要長(zhǎng)于結(jié)晶型聚合物。因此加工結(jié)晶型聚合物冷卻速度大，松馳過(guò)程短。容易產(chǎn)生凍結(jié)取向。而非結(jié)晶型聚合物冷卻速度慢，松馳過(guò)程長(zhǎng)容易解取向，取向效果將減小。36l3、影響制品取向的因素l 、注射壓力增加可提高熔體的剪切力和剪切速率，有助于加速高分子的取向效應(yīng)。因此，注射壓力與保壓壓力

43、的提高都會(huì)使結(jié)晶與取向作用加強(qiáng)，制品的密度將隨保壓壓力的升高而訊速增長(zhǎng)。 l 、澆口封閉時(shí)間會(huì)影響取向效應(yīng)。如果熔體流動(dòng)停止后，大分子的熱運(yùn)動(dòng)仍較強(qiáng)烈，會(huì)使已取向的單元又發(fā)生松馳，產(chǎn)生解取向的效應(yīng)。采用大的澆口由于冷卻得慢，封閉時(shí)間延長(zhǎng)，熔體流動(dòng)時(shí)間延長(zhǎng)增加了取向效果，尤其在澆口處的取向更為明顯，所以直澆口比點(diǎn)澆口更容易維持取向效應(yīng)。l 、模具溫度較低時(shí)，凍結(jié)取向效應(yīng)提高。而解取向作用減小。 l 、關(guān)于充模速度對(duì)制品取向的影響?？焖俪淠?huì)引起表面部位的高度取向，但內(nèi)部取向小，因?yàn)樵谝欢囟葪l件下，快速充模會(huì)維持其制品心部在較高的溫度下冷卻，使冷卻時(shí)間加長(zhǎng)，高分子松馳時(shí)間延長(zhǎng)使解取向能力加強(qiáng)，所

44、以制品內(nèi)部取向程度反而比表層的小。在注射溫度相同條件下，慢速充模會(huì)延長(zhǎng)流動(dòng)時(shí)間，實(shí)際熔體溫度要降低，剪切力要增加。這時(shí)熔體的實(shí)際溫度與玻璃化溫度或熔點(diǎn)的區(qū)間要比快速充模區(qū)間小，則應(yīng)力松馳時(shí)間也短，所以解取向作用小；另一方面慢速充模熔體的溫度比快速充模時(shí)來(lái)得低些，解取向作用減小，而取向作用會(huì)增加。就制品內(nèi)部的結(jié)構(gòu)形態(tài)而言，快速充模會(huì)引起較小的取向，而慢速充模反而會(huì)引起大的取向。37l3、影響制品取向的因素l、影響聚合物結(jié)晶與取向的因素有以下幾個(gè)方面：l 、溫度：熔體溫度、熔體加工過(guò)程的溫度、模具溫度、聚合物熔點(diǎn)、聚合物玻璃化溫度、熔體最大結(jié)晶速率溫度。l 、時(shí)間：聚合物加熱時(shí)間、充模時(shí)間、保壓時(shí)

45、間、澆口封閉時(shí)間、冷卻時(shí)間。l 、壓力：充模壓力、保壓壓力。l 、速度：充模速度、塑化速度。38l三、內(nèi)應(yīng)力l1、內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生：在注塑制品中，各處局部應(yīng)力狀態(tài)是不同的，制品變形程度將決定于應(yīng)力分布。如果制品在冷卻時(shí)，存在溫度梯度，則這類應(yīng)力會(huì)發(fā)展，所以這類應(yīng)力又稱為“成型應(yīng)力”。l 、制品的內(nèi)應(yīng)力有兩種：一種是成型應(yīng)力，一種是溫度應(yīng)力。l 、成型應(yīng)力：來(lái)自與過(guò)度注塑成型壓力的轉(zhuǎn)換和釋放。l 、溫度應(yīng)力：當(dāng)熔體進(jìn)入溫度較低的模具型腔時(shí)，靠近模腔壁的熔體訊速地冷卻而固化，于是靠近模腔壁的分子鏈段被“凍結(jié)”。由于凝固的聚合物層，導(dǎo)熱性很差，在制品厚度方向上產(chǎn)生較大的溫度梯度。制品內(nèi)部凝固相當(dāng)緩慢，以致

46、于當(dāng)澆口封閉時(shí)，制品中心的熔體單元還未凝固，這時(shí)注塑機(jī)又無(wú)法對(duì)冷卻收縮進(jìn)行補(bǔ)料。這樣制品內(nèi)部收縮作用與硬皮層作用方向是相反的；內(nèi)部處于靜態(tài)拉伸而表層則處于靜態(tài)壓縮。l 、在熔體充模流動(dòng)時(shí)，有體積收縮效應(yīng)引起的應(yīng)力 ：內(nèi)應(yīng)力與熔體流動(dòng)方向有關(guān)。l 、還有因流道，澆口出口的膨脹效應(yīng)而引起的應(yīng)力：由于出口膨脹效應(yīng)將引起在垂直于流動(dòng)方向應(yīng)力作用。39l2、影響內(nèi)應(yīng)力的工藝因素 、取向?qū)?nèi)應(yīng)力的影響：在速冷條件下，取向會(huì)導(dǎo)致聚合物內(nèi)應(yīng)力的形成。由于聚合物熔體的粘度高，內(nèi)應(yīng)力不能很快松馳，影響制品的物理性能和尺寸穩(wěn)定性。l 、各參數(shù)對(duì)取向應(yīng)力的影響 ：熔體溫度 、延長(zhǎng)保壓時(shí)間 、提高注射壓力或保壓壓力 、

47、模具溫度高 、增加制品厚度等。l、熔體溫度：熔體溫度高，粘度低，剪切應(yīng)力降低取向度減??；另一方面由于熔體溫度高會(huì)使應(yīng)力松馳加快，促使解取向能力加強(qiáng)。l 、可是在不改變注塑機(jī)壓力的情況下，模腔壓力會(huì)增大，強(qiáng)剪切作用又導(dǎo)致取向應(yīng)力的提高。l、在噴嘴封閉以前，延長(zhǎng)保壓時(shí)間，會(huì)導(dǎo)致取向應(yīng)力增加。l、提高注射壓力或保壓壓力，會(huì)增大取向應(yīng)力，l、模具溫度高可保證制品緩慢冷卻，起到解取向作用。l、增加制品厚度使取向應(yīng)力降低，因?yàn)楹癖谥破防鋮s時(shí)慢，粘度提高慢，應(yīng)力松馳過(guò)程的時(shí)間長(zhǎng)，所以取向應(yīng)力小。40l2、影響內(nèi)應(yīng)力的工藝因素 l、溫度對(duì)內(nèi)應(yīng)力的影響：熱塑性聚合物在成型時(shí)，模內(nèi)壓力越大保壓時(shí)間越長(zhǎng)，有助于溫度

48、所產(chǎn)生的收縮應(yīng)力的減小反之會(huì)使壓縮應(yīng)力增大。l、在充模時(shí)熔體和型壁之間溫度梯度很大，先凝固 的外層熔體要助止后凝固的內(nèi)層熔體的收縮，結(jié)果在外層產(chǎn)生壓應(yīng)力（收縮應(yīng)力），內(nèi)層產(chǎn)生拉應(yīng)力（取向應(yīng)力）。l、在保壓壓力的作用下持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間，聚合物熔體又補(bǔ)入模腔中，使模腔壓力提高，此壓力會(huì)改變由于溫度不均而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。但在保壓時(shí)間短，模腔壓力又較低的情況下，制品內(nèi)部仍會(huì)保持原來(lái)冷卻時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)。l、充模后又在保壓壓力的作用下持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間，聚合物熔體又補(bǔ)入模腔中，使模腔壓力提高，此壓力會(huì)改變由于溫度不均而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。但在保壓時(shí)間短，模腔壓力又較低的情況下，制品內(nèi)部仍會(huì)保持原來(lái)冷卻時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)。l、在制品

49、冷卻初期模腔壓力不足時(shí)，制品的外層會(huì)因凝固收縮而形成凹陷；如果在制品已形成冷硬層的后期模腔壓力不足時(shí)，制品的內(nèi)層會(huì)因收縮而分離，或形成空穴；如果在澆口封閉前維持模腔壓力，有利于提高制品密度，消除冷卻溫度應(yīng)力，但是在澆口附近會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中。 41l3、內(nèi)應(yīng)力與制品質(zhì)量的關(guān)系l、制品中內(nèi)應(yīng)力的存在會(huì)嚴(yán)重影響制品的力學(xué)性質(zhì)和使用性能；由于制品內(nèi)應(yīng)力的存在和分布不均，制品在使用過(guò)程中會(huì)發(fā)生裂紋。在玻璃化溫度以下使用時(shí)，常發(fā)生不規(guī)則的變形或翹曲，還會(huì)引起制品表面“泛白”，渾濁，光學(xué)性質(zhì)變壞。l、設(shè)法降低澆口處溫度，增加緩冷時(shí)間，有利于改善制品的應(yīng)力不均，使制品的機(jī)械性能均一。l、不管對(duì)結(jié)晶型聚合物

50、還是非結(jié)晶型聚合物，拉伸強(qiáng)度都表現(xiàn)出各向異向的特點(diǎn)，而非結(jié)晶型聚合物比結(jié)晶型聚合物的各向異性表現(xiàn)的強(qiáng)烈。l、非結(jié)晶型聚合物拉伸強(qiáng)度會(huì)因澆口的位置而異；當(dāng)澆口與充模方向一致時(shí)，拉伸強(qiáng)度隨熔體溫度提高而降低；當(dāng)澆口與充模方向垂直時(shí)，拉伸強(qiáng)度隨熔體溫度的提高而增加。 而熔體溫度提高導(dǎo)致解取向作用加強(qiáng)，而取向作用減弱使拉伸強(qiáng)度降低。澆口的方位會(huì)通過(guò)影響料流的方向來(lái)影響取向 ，所以非結(jié)晶型聚合物比結(jié)晶型聚合物在垂直于流動(dòng)方向上的拉伸強(qiáng)度前者比后者大。低溫注射比高溫注射有更大的力學(xué)各向異性。 l、結(jié)晶型聚合物拉伸強(qiáng)度熔體溫度的提高，會(huì)導(dǎo)致拉伸強(qiáng)度的降低，但機(jī)理卻不一樣；是由于通過(guò)取向作用降低的影響。42l

51、一、常見故障的產(chǎn)生及排除方法l1、欠注（缺膠）：故障分析及排除方法 l、設(shè)備選型不當(dāng)：選設(shè)備時(shí)，注塑機(jī)的最大注射量必須大于塑件及水口總重，而注射總重不能超出注塑機(jī)塑化量的85%.l、供料不足：目前常用的控制加料的辦法是定體積加料法，其輥料量與原料的果粒經(jīng)是否均一，加料口底部有無(wú)“架橋”現(xiàn)象。若加料口處溫度過(guò)高，也會(huì)引起落料不暢。l、料流動(dòng)性差：可在原料配方中增加適量助劑改善樹脂的流動(dòng)性能。此外，還應(yīng)檢查原料中再生料是否超量，適當(dāng)減少其用量。當(dāng)原料流動(dòng)性差時(shí)，模具的結(jié)構(gòu)參數(shù)也是影響欠注（缺膠）的主要原因。因此應(yīng)改善模具澆注系統(tǒng)的滯流缺陷，如合理設(shè)置澆道位置、擴(kuò)大澆口、流道和注料口尺寸、以及采用較

52、大的噴嘴等。l、潤(rùn)滑劑超量：如果原料配方中潤(rùn)滑劑量太多，熔料在料筒中回流嚴(yán)重會(huì)引起供料不足，導(dǎo)致欠注。或者螺桿止逆環(huán)與料筒磨損間隙較大，對(duì)此，應(yīng)減少潤(rùn)滑劑用量及調(diào)整料筒與射料螺桿及止逆環(huán)間隙，修復(fù)設(shè)備。l、冷料雜質(zhì)阻塞料道：當(dāng)熔料內(nèi)的雜質(zhì)堵塞噴嘴或冷料阻塞澆口及流道時(shí)，應(yīng)將噴嘴折下清理或擴(kuò)大模具冷料穴和流道截面。43l1、欠注（缺膠）：故障分析及排除方法l、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理：一模多腔時(shí)，往往因澆口和澆道平衡設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致塑件外觀缺陷。設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，要注意澆口平衡，各型腔內(nèi)塑件的重量要與澆口大小成正比，使各型腔能同時(shí)充滿，澆口位置要選擇在厚壁處，也可采用分流道平衡布置的設(shè)計(jì)方案。若澆口或流道

53、小、薄、長(zhǎng)，熔料的壓力在流動(dòng)過(guò)程中沿程損失太大，流動(dòng)受阻，容易產(chǎn)生填充不良。對(duì)此應(yīng)擴(kuò)大流道截面和澆口面積，必要時(shí)可采用多點(diǎn)進(jìn)料的方法。 l、 模具排氣不良：當(dāng)模具內(nèi)因排氣不良而殘留的大量氣體受到流料擠壓，產(chǎn)生大于注射壓力的高壓時(shí)，就會(huì)阻礙熔料充滿型腔造成欠注。對(duì)此，應(yīng)檢查有無(wú)設(shè)置冷料穴或其位置是否正確，對(duì)于型腔較深的模具，應(yīng)在欠注的部位增設(shè)排氣溝槽或排氣孔；在合模面上，可開設(shè)深度為0.020.04mm,寬度為510mm的排氣槽，排氣孔應(yīng)設(shè)置在型腔的最終充模處。使用水分及易揮發(fā)物含量超標(biāo)的原料時(shí)也會(huì)產(chǎn)生大量的氣體，導(dǎo)致模具排氣不良。此時(shí)，應(yīng)對(duì)原料進(jìn)行干燥及清除易揮發(fā)物。另外，在模具系統(tǒng)的工藝操作方面，可通過(guò)提高模具溫度，降低注射速度，減小澆注系統(tǒng)流動(dòng)助力，以及減小合模力，加大模具間隙等輔助措施改善排氣不良。44l1、欠注（缺膠）：故障分析及排除方法l、模具溫度太低：熔料進(jìn)入低溫模腔后，會(huì)因冷卻太快而無(wú)法充滿型腔的各個(gè)角落。因此，開機(jī)前必須將模具預(yù)熱至工藝要求的溫度，剛開機(jī)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)節(jié)制模具內(nèi)冷卻水的通過(guò)量。若模具溫度升不上去，應(yīng)檢查模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否合理。接裝模具冷卻系統(tǒng)的位置也很重要。l、熔料溫度太低：在適合成型的范圍內(nèi)，料溫與充模長(zhǎng)度接近于正比例關(guān)系，低溫熔料的流動(dòng)性能下降，使得充模長(zhǎng)度減短。當(dāng)料溫低于工藝要求的溫度時(shí)，應(yīng)檢查料筒加料器是