提高塑料擠出機(jī)生產(chǎn)能力的關(guān)鍵問題研究

河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)(3)均化段此段又稱為熔融段，作用是將塑化段已經(jīng)塑化好的粘流態(tài)塑料，在溫度的持續(xù)作用下，塑化的更加均勻。塑化均勻的塑料熔體由螺桿的攪拌推動使塑化的更加均化的更加均勻的塑料定壓、定量和定溫地從機(jī)頭中擠出。這一段也稱為定量段或壓出段，約占螺桿全長的20?25%。為避免螺桿頭部形成料流“死區(qū)”常將螺桿頭設(shè)計(jì)成錐形或半圓形，它能節(jié)制料流，消除波動，提高螺桿的塑化能力。第三章 塑料擠出原理及影響生產(chǎn)能力的因素塑料擠出過程中，裝入料斗中的塑料借助重力或加料螺旋進(jìn)入機(jī)筒中，有螺桿的旋轉(zhuǎn)推力不斷地向前推進(jìn)，同時塑料受到螺桿的攪拌和擠壓作用，并且在機(jī)筒外熱及塑料與設(shè)備之間剪切摩檫熱的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)，在螺槽中形成均勻連續(xù)的料流，到達(dá)機(jī)頭后，經(jīng)模芯和模套間的空隙，幾包與電纜線芯周圍，形成密實(shí)的絕緣或護(hù)套層。在塑化過程中塑料沿螺桿軸向被螺桿推向機(jī)頭移動過程中。經(jīng)歷著溫度、壓力、粘度、甚至化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化，這些變化，在螺桿不同區(qū)段明顯的分為是那種情況來研究。1.加料段一一固體輸送理論;2?熔融段一—熔融理論；3.均化段一一熔體輸送理論。這些理論不同程度上揭示了物料性質(zhì)、擠出機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)和工藝條件對熔融過程和輸送流率的影響。這為改進(jìn)擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，制定合理的工藝條件，選個材料提供了理論依據(jù)，從而提高塑料擠出機(jī)的生產(chǎn)能力。3.1固體輸送理論在擠出過程中，加入螺槽中的固體物料，由旋轉(zhuǎn)螺桿螺紋的推力作用，向前推進(jìn)，在機(jī)頭阻力的作用下，物料不斷地被壓實(shí)，開始塑化和未被塑化的物料連續(xù)整齊排列，形成充塞與整個送料段螺槽的有彈性的“固體塞”如固體塞和機(jī)筒的摩擦力很大，和螺桿的摩檫力很小時，物料將不隨螺桿旋轉(zhuǎn)，而呈“固體塞”狀向前推進(jìn)。一般情況下，固體塞的實(shí)際運(yùn)動可分解為軸向運(yùn)動和剛體運(yùn)動兩部分。因此，機(jī)筒作用在固體塞上的摩擦力也可以分解為周向和切向兩個分量，前者可以導(dǎo)出力的平衡方程式，后者可以導(dǎo)出力矩的平衡方程式。在固體輸送研究中，較有代表性是達(dá)涅耳（Darnell）和莫爾（Mol）以固體對固體摩擦的靜力平衡方程為基礎(chǔ)建立起來的固體輸送理論。3.1.1達(dá)涅耳一一莫爾理論的假設(shè)塑料在螺槽中形成固體塞，且流速衡定，密度不變，同時固體塞所受壓力只沿螺桿方向變化。固體塞與螺槽的所有邊相接觸，且他們的摩擦系數(shù)與壓力無關(guān)是常數(shù)。忽略固體塞密度的變化以及重力、螺棱頂面

與機(jī)筒間隙的影響。螺槽是矩形，且槽深不變。機(jī)筒相對螺桿運(yùn)動，螺桿則相對靜止不動。3.1.2固體輸送率在以上假設(shè)條件下，通過對固體塞沿螺桿前進(jìn)的運(yùn)動分析得出加料段的輸送速率的近似表達(dá)式：“2nHDb(D“2nHDb(Db_H)tantan入

tantan入(■)106(式1—1)式中：Qs固體輸送率n--螺桿與機(jī)筒之間的相對轉(zhuǎn)速H'--螺槽深度Db機(jī)筒內(nèi)徑"--螺紋升角e螺棱法向?qū)挾?固體輸送角W螺槽平均寬度由上式可以看出：（1）輸送速率Qs與轉(zhuǎn)速n和螺槽深度H'成正比，并與螺桿直徑的平方近似的成正比關(guān)系。這與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相近。（2）輸送速率與固體輸送角密切相關(guān)；角與螺桿的結(jié)構(gòu)參數(shù)、物料壓力、物料和螺桿表面即物料與機(jī)筒表面的摩擦力有關(guān)。實(shí)際角的取值范圍為0-90度?？紤]兩種極限：固體塞與螺桿之間的摩擦力很大，恨它與螺桿粘附在一起，而機(jī)筒與固體塞之間的切向摩擦力很小，這時當(dāng)機(jī)筒以速度運(yùn)動時，就會出現(xiàn)機(jī)筒與固體塞打滑，固體塞緊抱螺桿的情況，固體塞與螺桿間的摩擦力很小，而機(jī)筒與固體塞間的切向摩擦力很大，當(dāng)機(jī)筒轉(zhuǎn)動時，這時固體塞的切向分速度等于機(jī)筒表面的速度，這種情況相當(dāng)于螺桿轉(zhuǎn)動，固體塞像螺母一樣只作軸向移動，且機(jī)筒與固體塞間的軸向摩擦力越小，固體塞前進(jìn)就越容易。（3） 上述結(jié)論已被實(shí)驗(yàn)證實(shí)，對固體塞輸送區(qū)的研究還表明：a.固體輸送區(qū)所消耗的動力主要在機(jī)筒上，且轉(zhuǎn)變?yōu)槟Σ翢?；a.b.在固體輸送區(qū)盡早建立較大的壓力有利于穩(wěn)定擠出過程；目前在加料段的機(jī)筒內(nèi)壁開設(shè)帶錐度的縱向溝槽并對此段進(jìn)行強(qiáng)力冷卻，就是對上述研究結(jié)果的具體應(yīng)用。工作中對螺桿進(jìn)行冷卻，可以降低螺桿表面與物料的摩擦系數(shù)，有利于輸送速率的提高，從而提高了擠塑機(jī)的生產(chǎn)能力。3.2擠出量擠出量是擠塑機(jī)的重要特性參數(shù)，是擠出理論的重要研究內(nèi)容之一。如上所述擠出過程中塑料流動是人為的將螺桿按某工作特性分為三個部分，事實(shí)上，螺桿本身是一個整體；塑料沿螺桿全長上的物態(tài)變化，是逐漸連續(xù)發(fā)生、發(fā)展并完成的，并不存在一個兩相界面。為此，對擠出量就有了兩個假設(shè)，把塑料由固態(tài)轉(zhuǎn)為粘流態(tài)的全過程假定發(fā)生并完成在變化區(qū)段的所謂“粘結(jié)點(diǎn)”而塑料被壓實(shí)則假定發(fā)生并完成在變化區(qū)段的所謂“填實(shí)點(diǎn)”由此人為的將全部物料分為兩部分，即“粘結(jié)點(diǎn)”前的固體部分和“粘結(jié)點(diǎn)”后的流體部分。對于一個結(jié)構(gòu)合理的擠出機(jī)構(gòu)，由于擠出具有連續(xù)性的特點(diǎn)，其固態(tài)下的擠出量與粘流態(tài)下的擠出量應(yīng)絕對相等（逸出的氣體忽略不計(jì)），因此擠出量即可由兩部分之一求得，一般都以后段的流體力學(xué)方法計(jì)算，對等距不等深螺桿的擠出量計(jì)算公式是：Vb0-①gph12h22=0Q二hih23L（hih.）式中：Q 擠出量（cm3/min）；V 螺桿在推進(jìn)方向的速度（cm/min）；b 螺槽寬度（cm）hi 填實(shí)點(diǎn)螺紋深度（cm）；h2 端部螺紋深度（cm）；g 重力加速度（cm/min）；p 擠出壓力（kg/cm）；n 塑料粘度（kg/cmmin）L填實(shí)點(diǎn)到端部螺紋展開長度（cm）o擠出量計(jì)算公式來看，影響擠出量的因素主要是：擠出壓力越大，擠出量就越小。擠出壓力是推力與其反作用力形成的，擠出壓力大則反作用力大，而反作用力是回流（倒流和漏流）產(chǎn)生的根源，故擠出壓力越大，對正流的抵消作用也就越大，從而使擠出量減少。螺槽越淺，擠出量越穩(wěn)定。在擠出過程中，因溫度、螺桿速度的微小變化，將導(dǎo)致擠出壓力的變化。從擠出量計(jì)算公式第二項(xiàng)可以知道，當(dāng)螺槽深度較大時，（hi2h22）之值將很大，即使擠出壓力發(fā)生微小變化，也將引起第二項(xiàng)式的大量波動，影響擠出量的大幅度波動。螺槽寬度越大，螺槽容積越大，則擠出量越大。但不能一味地加大螺槽寬度來提高擠出量，因加寬螺槽寬度，將使螺紋厚度減小或塑化路徑縮短，前者使螺紋耐磨強(qiáng)度降低，后者使塑化能力降低。螺紋深度要適當(dāng)，太淺則擠出量?。惶顒t形成擠出量不穩(wěn)，并影響塑化均勻性。擠出量是研究螺桿出料的速度，對提高擠塑機(jī)生產(chǎn)能力有極其重要的作用。3.3熔融理論熔融理論是建立在熱力學(xué)，流變學(xué)基礎(chǔ)上的一種理論。預(yù)測熔融段螺桿長度對熔融段螺桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工藝參數(shù)確定有實(shí)際意義。熔融段物料聚集態(tài)的變化給研究工作帶來很大困難。3.3.1融熔過程模型對熔融區(qū)的研究是馬到克（Maddock）和斯特里特（Street）所做的大量實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，塔莫爾（Tadmor）克萊因（Klein）建立起來的熔融模型：固體物料沿螺槽向機(jī)頭移動的過程中，子加料段的末端與加熱機(jī)筒接觸的物料開始熔化，在機(jī)筒內(nèi)表面形成一層聚合物熔膜，當(dāng)熔膜的厚度螺桿頂與機(jī)筒之間間隙時，就會被螺旋的螺紋刮下來，聚集在推進(jìn)螺紋的前面，形成熔池。由于機(jī)筒和螺紋根部的相對運(yùn)動，使熔池物料的循環(huán)流動。螺棱后面是固體床（固體塑料），物料沿螺槽向前移動的過程中，由于熔融段的螺槽深度向均化段逐漸變淺，固體床不斷地被擠向機(jī)筒內(nèi)壁，加速了機(jī)筒向固體床的傳熱過程，同時螺桿的旋轉(zhuǎn)對機(jī)筒內(nèi)壁的熔膜產(chǎn)生剪切作用，從而使熔膜和固體床分界面的物料熔化，固體床的寬度逐漸減小，直到完全消失。即由固體態(tài)轉(zhuǎn)為粘流態(tài)，從熔化開始到固體床寬度下降為零的長度稱為熔融區(qū)長度。顯然熔融區(qū)長度越短，熔融速率越高。如果實(shí)際熔融段的長度大于熔融區(qū)螺槽的長度，固體床就可能堵塞部分或全部螺槽，使擠出料流產(chǎn)生時斷時續(xù)的波動現(xiàn)象。研究熔融理論，就是為了預(yù)測螺槽中任何一點(diǎn)未熔化物料量和熔化全部物料所需螺桿長度，以及兩個變量對物料性質(zhì)、螺桿幾何尺寸和工藝條件的依賴性。332影響熔融區(qū)長度的因素分析物料特性影響熔融區(qū)長度的物料特性有物料的熱性能和流變性能，如比熱容、熱導(dǎo)率、融化潛熱、熔融溫度、粘度和密度等。比熱容小，熱導(dǎo)率和密度高，融化潛熱和熔融溫度底的塑料，熔融長度較短，或者在設(shè)備不變的情況下，具有較高的生產(chǎn)能力。流率在其它變量不變的情況下，提高流率，必然要延長熔融長度，其結(jié)果是擠出物的均勻度和塑化性能差。螺桿轉(zhuǎn)速在保持流率和機(jī)筒溫度不變的條件下，增加螺桿轉(zhuǎn)速將大大增加對物料的剪切作用，摩擦剪切熱的增加提高了擠出機(jī)的熔融速率，因此縮短了熔融區(qū)的長度。但是對于大多數(shù)沒有配置壓力控制的設(shè)備的擠出機(jī)來說，螺桿轉(zhuǎn)速增加，通常要伴隨流率的增加。在這種情況下，由于螺桿轉(zhuǎn)速增加帶來的加速熔融作用會被流率增加帶來的產(chǎn)品質(zhì)量惡化所抵消，通常副作用要大些。機(jī)筒溫度和物料初溫機(jī)筒溫度提高有利于物料加熱，促進(jìn)熔融，但由于提高了熔體的平均溫度，使熔融粘度降低，從而導(dǎo)致剪切生熱作用下降，通常能找到一個相對最大熔融速率的最佳機(jī)筒溫度。但物料的初溫增加對促進(jìn)物料的熔融總是有利的。螺桿參數(shù)一般認(rèn)為螺槽深度在實(shí)用范圍內(nèi)較大些好。螺槽漸變起著加速熔融的作用：它使固體床邊變薄，與機(jī)筒的接觸增加，熔融加快。螺紋與料筒間隙增大將使熔膜厚度加大，不利于傳熱并降低了剪切速率，因此不利于熔融。3.4熔體輸送理論341 熔體輸送理論的假設(shè)條件熔體輸送理論又稱流體動力學(xué)理論，它是研究螺桿均化段如何保證塑料徹底塑化，并使之定壓、定溫和定量擠出，已獲得穩(wěn)定的產(chǎn)量和高質(zhì)量的理論。為使問題簡單化，做了以下必要的簡化和假設(shè)：（1）進(jìn)入均化段的物料已經(jīng)全部熔融；2）熔體為等溫牛頓流體，粘度，密度均不變，在螺槽內(nèi)做層流運(yùn)動：（3） 螺距不變，螺槽為矩形等深螺槽，螺槽曲率可忽略；（4） 因螺槽深度比寬度大得多，故可以認(rèn)為速度分布沿整個螺槽不變。3.4.2熔體在螺槽中的流率在以上假設(shè)條件下，熔體在螺槽中的流動由以下四種流動組成：正流指塑料沿著螺丁螺槽向機(jī)頭方向的流動它是螺桿放置的推擠力產(chǎn)生的，是四種流動形式中最主要的一種。正流量的大小直接決定著擠出量倒流倒流又稱逆流，它的方向與正流的流動方向整好相反。它是由于機(jī)頭中的模具、篩板、和濾網(wǎng)等阻礙塑料的正向運(yùn)動，在機(jī)頭區(qū)域里產(chǎn)生的壓力（塑料前進(jìn)的反作用力）造成的。由機(jī)頭至加料口形成了“壓力下的回流”也稱為“反壓流動“。它能引起生產(chǎn)能力的損失。橫流橫流是沿著軸的方向，即與螺紋槽相垂直方向的塑料流動。也是由螺桿旋轉(zhuǎn)時的推擠所形成的。它的流動受到螺紋槽側(cè)壁的阻力，由于兩側(cè)螺紋的相互阻力，而螺丁是在旋轉(zhuǎn)中，使塑料在螺槽內(nèi)產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)運(yùn)動，形成環(huán)狀流動，所以橫流實(shí)質(zhì)是環(huán)流。環(huán)流使物料在機(jī)筒中產(chǎn)生攪拌和混合，并且利于機(jī)筒和物料的熱交換，它對提高擠出質(zhì)量有重要的意義，但對擠出流率的影響很小。漏流漏流也是由機(jī)頭中模具、篩板和濾網(wǎng)的阻力產(chǎn)生的。不過它不是螺槽中的流動，而是在螺桿與機(jī)筒的間隙中形成的倒流。它也能引起生產(chǎn)能力的損失。由于螺桿與機(jī)筒的間隙通常很小，故在正常情況下，漏流流量要比正流和倒流小的多。在擠出過程中，漏流將影響擠出量，漏流量增大，擠出量將減少。熔料在螺槽中的流動就是這4種流動組合，以螺旋軌跡向前流動，每種料流不能單獨(dú)存在。決定擠出機(jī)生產(chǎn)能力的是正流、逆流和漏流：Q=Qd-Qp-Q|根據(jù)前面的簡化與假設(shè)，應(yīng)用流體學(xué)的方法可以導(dǎo)出擠出機(jī)生產(chǎn)能力的公式如下：Q—)[PQ以體積流率表示擠出機(jī)的生產(chǎn)能力:正流流率，―"D；Hsizc如；2一倒流流率，一PbH'in~；12L3漏流流率常數(shù)，Qd3葉；12eL3pL3--1e——-沿螺桿均化段長度上的壓力降;-螺桿均化段長度；-螺紋頂部軸向?qū)挾取Ｓ缮鲜龉椒治鲇绊憯D出機(jī)生產(chǎn)能力的因素：（1） 螺桿轉(zhuǎn)速nQ與n成線性關(guān)系，生產(chǎn)中控制生產(chǎn)速度最常用的方法就是通過調(diào)節(jié)螺桿轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)的；（2） 螺桿幾何尺寸螺桿直徑Q近似于螺桿直徑D的平方呈線性關(guān)系，D的少許增加將導(dǎo)致產(chǎn)能Q的大幅度提高，這就是把螺桿直徑作為表示擠出機(jī)規(guī)格主參數(shù)的原因；螺槽深度在固體輸送段Q和螺槽深度H近似成正比。而在均化段，他們的關(guān)系復(fù)雜，正流流量Qd正比于H的一次方，而倒流流量Qp卻正比于H的三次方，可見，均化段太深螺槽深度反而有害，這也證明螺槽深度存在一個最佳值。C.均化段長度倒流Qp和漏流Q1與L3成反比，當(dāng)L3增加，倒流和漏流減小，總生產(chǎn)能力增大，這正是現(xiàn)代擠出機(jī)長徑比LD不斷加大的重要原因。（3） 螺桿與機(jī)筒間隙漏流流量Qi正比于間隙「?的三次方，即間隙「?增大，Q會明顯降低。對于使用較久的擠出機(jī)，因機(jī)筒和螺桿的磨損，間隙「?增大，會導(dǎo)致生產(chǎn)能力的大幅度降低，此時應(yīng)及時修復(fù)和更換螺桿。（4） 機(jī)頭壓力P的影響熔體在機(jī)筒出口處所受壓力越大，逆流河漏流越大，使生產(chǎn)效率降低，但逆流和漏流的存在有利于物料塑化，這也是生產(chǎn)中在機(jī)頭處設(shè)置多孔和過濾網(wǎng)的原因之一。第四章塑料對生產(chǎn)能力的影響4.1塑料的性能概述樹脂是塑料的最基本成分，它決定著塑料的性質(zhì)。在樹脂中加入一定量的配合劑也稱助劑如：增塑劑、填充劑、阻燃劑、著色劑等，在一定的溫度、壓力下可塑制成型，并保持一定形狀的材料成為塑料。相比其他材料，塑料比重小，重量輕，機(jī)械強(qiáng)度較高，電絕緣性好，此外它化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸，耐堿，耐油，而且易于加工成型，材料來源廣，因此，近幾十年來，塑料電線電纜在國內(nèi)外發(fā)展十分迅速。隨著塑料性能的不斷改進(jìn)，新產(chǎn)品不斷出現(xiàn)，塑料已逐步成為發(fā)展電線電纜新品種、制造特殊產(chǎn)品以及提高產(chǎn)品性能的重要絕緣和護(hù)套材料，被廣泛用于電力電纜、通信電纜、控制信號電纜、船用電纜、安裝線、絕緣電線等電線電纜，并為電線電纜新品種的發(fā)展和產(chǎn)品性能的提高開辟了廣闊的前景。因此，無論是作為絕緣材料還是護(hù)套材料，在電線電纜中都得到了廣泛的應(yīng)用。電線電纜用量最大的品種是聚乙烯和聚氯乙烯，另外其他塑料如聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯共聚物，氟塑料以及聚酯、聚酰胺、氯化聚醚、環(huán)氧樹脂也在電線電纜中使用。4.2塑料的結(jié)構(gòu)和性能4.2.1高分子聚合物的結(jié)構(gòu)聚合物的長鏈結(jié)構(gòu)鏈狀結(jié)構(gòu)有三種類型：（1）線性高分子：這種聚合物具有熱塑性，在適當(dāng)?shù)娜軇┲锌扇芙饣蛉苊?，可以循環(huán)利用；（2）支鏈型高分子：這種聚合物一般具有熱塑性，可溶可熔，進(jìn)行循環(huán)利用；（3）體型高分子（網(wǎng)狀高分子）：這種聚合物是熱固性聚合物，在交聯(lián)時進(jìn)行一次加熱，交聯(lián)之后便被永遠(yuǎn)固化，在高溫下不會融化，在溶劑中不能溶解，不能再次利用。聚合物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)聚合物聚集態(tài)結(jié)構(gòu)是指分子間的幾何排列，亦稱超分子結(jié)構(gòu)。它是在聚合物分子鏈間的范德華力和氫鍵作用下，使同種或不同種分之聚集在一起產(chǎn)生的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)是指高聚物分子鏈之間的幾何排列和堆砌結(jié)構(gòu)，包括晶態(tài)結(jié)構(gòu)、非晶態(tài)結(jié)構(gòu)、取向態(tài)結(jié)構(gòu)以及織態(tài)結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)規(guī)整或鏈次價(jià)力較強(qiáng)的聚合物容易結(jié)晶，例如，高密度聚乙烯、全同聚丙烯和聚酰胺等。結(jié)晶聚合物中往往存在一定的無定型區(qū)，即使是結(jié)晶度很高的聚合物也存在晶體缺陷，熔融溫度是結(jié)晶聚合物使用的上限溫度。結(jié)構(gòu)不規(guī)整或鏈間次價(jià)力較弱的聚合物（如聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等）難以結(jié)晶，一般為不定型態(tài)。無定型聚合物在一定負(fù)荷和受力速度下，于不同溫度可呈現(xiàn)玻璃態(tài)、高彈態(tài)和黏流態(tài)三種力學(xué)狀態(tài)（見下圖）。玻璃態(tài)到高彈態(tài)的轉(zhuǎn)變溫度稱玻璃化溫度（Tg），是無定型塑料使用的上限，橡膠使用的是下限溫度。聚合物分子鏈結(jié)構(gòu)是決定聚合物基本性質(zhì)的主要因素，而聚集態(tài)結(jié)構(gòu)是決定聚合物本身性質(zhì)的主要因素。聚集態(tài)的結(jié)構(gòu)特征、形成（或轉(zhuǎn)變）條件及其與材料性能之間的關(guān)系，對于通過控制加工成型條件，以獲得預(yù)定結(jié)構(gòu)和性能的材料是必不可少的，同時也為選擇加工方法和制定加工工藝提供了科學(xué)依據(jù)。（1）玻璃態(tài)：聚合物在玻璃化溫度tg以下為玻璃態(tài)。大分子鏈與鏈段都被凍結(jié)處于被束縛位置，任何擴(kuò)散運(yùn)動都很小，鏈段在束縛位置附近振動。這種狀態(tài)的材料具有很大的力學(xué)強(qiáng)度，由于此時聚合物彈性模量高，變形值小，因此不適宜進(jìn)行大變形量加工，但可以進(jìn)行機(jī)械加工。（2）高彈態(tài)：聚合物溫度在tg以上為高彈態(tài)。此時，鏈段的短程擴(kuò)散運(yùn)動是迅速的，但由于分子鏈間的纏結(jié)，使整個大分子間的滑移運(yùn)動與若干鏈段的協(xié)調(diào)運(yùn)動受阻。這時聚合物的模量減少許多，形變能力顯著增大，且變形仍是可逆的。但是，在外力作用下變形的發(fā)生和解除外力后，變形的恢復(fù)都不是瞬時的，即表現(xiàn)為對時間的依賴性。因此在此狀態(tài)下對材料進(jìn)行加工時，應(yīng)充分考慮到變形的可逆性，否則就得不到形狀和尺寸符合要求的制品，把制品迅速冷卻到tg溫度以下是這類加工的關(guān)鍵。對于靠近tg溫度區(qū)的材料由于其粘度很大，可進(jìn)行真空及壓力等成型加工。（3）粘流態(tài)：聚合物溫度在tf以上為粘流態(tài)，在tf以上不高的溫度范圍內(nèi)，聚合物表現(xiàn)為類似橡膠流動，整個大分子鏈都擴(kuò)散滑移，變得十分明顯。但擴(kuò)散運(yùn)動的時間在10s以上。這一轉(zhuǎn)變區(qū)常用來進(jìn)行壓延成型和某些擠塑吹塑加工。溫度高于tf很多時，大分子鏈的長程擴(kuò)散運(yùn)動小于10s，具有一般液體的。粘性流動。材料模量降低到最低值。這時聚合物變形特點(diǎn)是不大的外力就能引起宏觀流動，變形為不可逆的粘性變形，冷卻熔體變形就會永久保持下來，因此這溫度范圍可以進(jìn)行熔融紡絲、注射、擠出（電線電纜用聚氯乙烯塑料生產(chǎn)常用這種方法）和吹塑加工。這是塑料成型加工最常用的溫度區(qū)域。過高的溫度將會使聚合物的粘度大大降低，不適當(dāng)?shù)脑黾恿鲃有匀菀滓饠D出制品的形狀扭曲、收縮等現(xiàn)象。溫度咼到分解溫度td附近時還會引起聚合物分解，以至降低產(chǎn)品物理性能或者引起外觀不良，因此tf和td一樣是聚合物材料進(jìn)行成型加工的重要參數(shù)。422常用的幾種塑料絕緣材料的性能1.聚乙烯材料（PE）性能物理性能：聚乙烯為白色蠟狀半透明材料，柔而韌，具有優(yōu)越的介電性能。聚乙烯的透明度隨結(jié)晶度增加而下降在一定結(jié)晶度下，透明度隨分子量增大而提高。高密度聚乙烯熔點(diǎn)范圍為132-135C，低密度聚乙烯熔點(diǎn)較低（112C）且范圍寬。化學(xué)性能：聚乙烯有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，硝酸和硫酸對聚乙烯有較強(qiáng)的破壞作用。聚乙烯容易光氧化、熱氧化、臭氧分解，在紫外線作用下容易發(fā)生降解，碳黑對聚乙烯有優(yōu)異的光屏蔽作用。受輻射后可發(fā)生交聯(lián)、斷鏈、形成不飽和基團(tuán)等反映。特點(diǎn)：耐腐蝕性，電絕緣性（尤其高頻絕緣性）優(yōu)良，可以氯化，化學(xué)交聯(lián)、輻照交聯(lián)改性，可用玻璃纖維增強(qiáng)。低壓聚乙烯的熔點(diǎn)，剛性，硬度和強(qiáng)度較高，吸水性小，有良好的電性能和耐輻射性。成型特性：1.結(jié)晶料，吸濕小，不須充分干燥，流動性極好流動性對壓力敏感，成型時宜用高壓注射，料溫均勻，填充速度快，保壓充分.不宜用直接澆口，以防收縮不均，內(nèi)應(yīng)力增大。注意選擇澆口位置，防止產(chǎn)生縮孔和變形.2?收縮范圍和收縮值大，方向性明顯，易變形翹曲。冷卻速度宜慢，模具設(shè)冷料穴，并有冷卻系統(tǒng).3.加熱時間不宜過長，否則會發(fā)生分解。4?軟質(zhì)塑件有較淺的側(cè)凹槽時，可強(qiáng)行脫模.5?可能發(fā)生融體破裂，不宜與有機(jī)溶劑接觸，以防開裂LDPE（低密度高壓聚乙烯）：感官鑒別：手感柔軟，白色透明，但透明度一般，燃燒鑒別：燃燒火焰上黃下藍(lán)；燃燒時無煙，有石蠟的氣味，熔融滴落，易拉絲HDPE（高密度聚乙烯）:HDPE是一種結(jié)晶度高、非極性的熱塑性樹脂。原態(tài)HDPE的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明狀。PE具有優(yōu)良的耐大多數(shù)生活和工業(yè)用化學(xué)品的特性。某些種類的化學(xué)品會產(chǎn)生化學(xué)腐蝕，例如腐蝕性氧化劑（濃硝酸），芳香烴（二甲苯）和鹵化烴（四氯化碳）。該聚合物不吸濕并具有好的防水蒸汽性，可用于包裝用途。HDPE具有很好的電性能，特別是絕緣介電強(qiáng)度高，使其很適用于電線電纜。中到高分子量等級具有極好的抗沖擊性，在常溫甚至在-40C低溫度下均如此。力學(xué)性能：聚乙烯的力學(xué)性能一般，拉伸強(qiáng)度較低，抗蠕變性不好，耐沖擊性好。沖擊強(qiáng)度LDPE>LLDPE>HDPE，其他力學(xué)性能LDPEvLLDPEvHDPE。主要受密度、結(jié)晶度和相對分子質(zhì)量的影響，隨著這幾項(xiàng)指標(biāo)的提高，其力學(xué)性能增大。耐環(huán)境應(yīng)力開裂性不好，但當(dāng)相對分子質(zhì)量增加時，有所改善。耐穿刺性好，其中LLDPE最好。熱學(xué)性能：聚乙烯的耐熱性不高，隨相對分子質(zhì)量和結(jié)晶度的提高有所改善。耐低溫性能好，脆性溫度一般可達(dá)-50C以下；并隨相對分子質(zhì)量的增大，最低可達(dá)-140C。聚乙烯的線膨脹系數(shù)大，最高可達(dá)（20?24）X10^/K。熱導(dǎo)率較高。電學(xué)性能：因聚乙烯無極性，所以具有介電損耗低、介電強(qiáng)度大的電性能優(yōu)異，即可以做調(diào)頻絕緣材料、耐電暈性塑料，又可以做高壓絕緣材料。2.聚氯乙烯材料（PVC）性能物理、化學(xué)性能：結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；不易被酸、堿腐蝕；對熱比較耐受。具有阻燃（阻燃值為40以上）、機(jī)械強(qiáng)度及電絕緣性良好的優(yōu)點(diǎn)。聚氯乙烯對光、熱的穩(wěn)定性較差。軟化點(diǎn)為80C,于130C開始分解。在不加熱穩(wěn)定劑的情況下，聚氯乙烯100C時即開始分解，130C以上分解更快。具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，不溶于水、酒精、汽油；具有一定抗化學(xué)腐蝕性。聚氯乙烯塑料是以聚氯乙烯樹脂為主要原料，根據(jù)各種電纜的不同使用要求加入各種配合劑，如增塑劑、穩(wěn)定劑、填充劑等經(jīng)混合塑化，造粒而制得電線電纜用的聚氯乙烯塑料。聚氯乙烯樹脂是由氯乙烯單體聚合而成，作為絕緣材料的聚氯乙烯樹脂，主要是懸浮法聚氯乙烯樹脂。與乳液聚合樹脂相比，它的雜質(zhì)少，具有較高的電氣性能；具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和耐酸，耐堿，耐油性能；不延燃，工藝性能好。它的缺點(diǎn)是：分子結(jié)構(gòu)中有極性基團(tuán)，絕緣電阻率小，介質(zhì)損耗因數(shù)大，耐熱性能低，熱穩(wěn)定性不高及耐寒性差等。單純的聚氯乙烯樹脂不能直接用作絕緣，必須加入配合劑，主要的配合劑有：穩(wěn)定劑：由于聚氯乙烯樹脂在68C時就開始分解出氯化氫，但聚氯乙烯加工溫度大大超過了這一溫度。另外，在氧氣、紫外線、光、熱的作用下，聚氯乙烯會分解或高分子斷裂、交聯(lián)、氧化老化等。加穩(wěn)定劑就是使聚氯乙烯對光、氧、熱保持穩(wěn)定。用于電纜絕緣的穩(wěn)定劑主要是以鉛鹽為主體的復(fù)合穩(wěn)定劑。如：三鹽基硫酸鉛(PBSQ?3RB(0H)2)、二鹽基亞磷酸鋁(PB3(PQ3)2?2PB(QH)2、硬脂酸鋇((C17H35CQQ)2Ba)、硬脂酸鉛((C17H35CQQ)2Pb)等，硬脂酸鹽同時也起到潤滑作用。增塑劑：由于聚氯乙烯是極性材料，所以分子之間引力很大，致使塑性很差，所以要加入增塑劑，其作用是減小聚氯乙烯分子之間的引力，增加活動性，使聚氯乙烯的玻璃化溫度、粘流溫度降低、以獲得有彈性的聚氯乙烯塑料，并易于加工。(3)填充劑：為了降低成本，改善塑料的某些性能，如塑料的電氣、老化性能、工藝性能等，常要使用填充劑，常用的填充劑為陶土、碳酸鈣、滑石粉等。用于絕緣的聚氯乙烯塑料，主要指標(biāo)見表4—1。表4—1聚氯乙烯絕緣材料的主要性能指標(biāo)型號J—70JR—70JGD—70J—80J—150應(yīng)用電壓范圍0.6/1KV以下450/750V以下3.6/6KV以下船用電纜450/750以下耐熱八、、導(dǎo)線最高允許溫度(c)70707080105拉伸強(qiáng)度不小于(MPa)15.015.016.016.016.0熱變形不大于(c)405003030沖擊脆化溫度(c)-15-20-15-15-1520C時體積電阻率不小于(Q?cm)1.0X101.0X10113.0X103.0X101.0X10423交聯(lián)聚乙烯絕緣材料（XLPE）性能聚乙烯是一種優(yōu)質(zhì)的化工原料，通過交聯(lián)反應(yīng)，使聚乙烯分子從二維結(jié)構(gòu)變?yōu)槿S網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，材料的化學(xué)和物理特性相應(yīng)的得到增強(qiáng)，耐溫耐壓性能提高，這種材料簡稱PEX，或XLPE，即交聯(lián)聚乙烯。交聯(lián)聚乙烯是由熱塑性線形聚乙烯經(jīng)分子之間的化學(xué)反應(yīng)形成的一種具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的熱固性塑料。聚乙烯從線形結(jié)構(gòu)變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)后，性能會發(fā)生完全徹底的變化，就有了突出的耐磨性、抗爆破性、耐溶劑性、尺寸穩(wěn)定性、耐應(yīng)力開裂性、耐候性、耐輻射性和卓越的電絕緣性，其低溫柔軟性很好，耐熱性優(yōu)良，軟化點(diǎn)可達(dá)200C,能在90C下長期使用，而沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、抗蠕變性、剛性都優(yōu)于HDPE。表4—2交聯(lián)聚乙烯與聚乙烯性能的比較項(xiàng)目聚乙烯交聯(lián)聚乙烯體積絕緣電阻率m）3x10155x1014tg抵0.00020.0006相對介電強(qiáng)度2.112.11擊穿強(qiáng)度（MV/m）43.637.8抗張強(qiáng)度（N/怦）130x105176x105伸長率在10%鹽酸70C浸7天后在苯70C