1、一章 成型材料 第一節(jié)注射成型的進(jìn)展 第二節(jié) 常用填料 第二章 塑料的物理性能 第一節(jié) 塑料的物理性能 第二節(jié) 聚合物表面性能與相容性 第三節(jié) 聚合物的力學(xué)性能 第三章 制品成型機(jī)理 第一節(jié) 結(jié)晶效應(yīng) 第二節(jié) 取向效應(yīng) 第三節(jié) 內(nèi)應(yīng)力 第四節(jié) 聚合物的流變性能 第四章 成型缺陷及對(duì)策 見(jiàn)圖表第一章 成型材料第一節(jié) 注射成型的進(jìn)展近年來(lái)無(wú)論在注塑理論和實(shí)踐方面，還是在注塑工藝和成型設(shè)備方面都有較深的研究和進(jìn)展。 注塑時(shí)，首先遇到的是注塑的可成型性，這是衡量塑料能否快速和容易地成型出符合質(zhì)量要求。并希 望能在滿足質(zhì)量要求的前提下， 以最短注塑周期進(jìn)行高效率生產(chǎn)。 不同的高分子材料對(duì)其加工的工藝條

2、件及設(shè)備的區(qū)別很大， 材料特性和工藝條件將最終影響塑料制品的物理機(jī)械性能， 因此全面了解注塑周 期內(nèi)的工作程序， 搞清材料成型特性和成型工藝條件及各種因素的相互作用和影響， 對(duì)注塑加工有重要 意義。 在對(duì)充模壓力的影響實(shí)驗(yàn)表明：高聚物的非牛頓特性越強(qiáng)，則需要的壓力越低；結(jié)晶型比非結(jié)晶型高 聚物制品有更大的收縮， 在相變 （相變材料 PCM 是指隨溫度變化而改變形態(tài)并能提供潛熱的物質(zhì)。 相變材料由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)或由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)的過(guò)程稱為相變過(guò)程，這時(shí)相變材料將吸收或釋放 大量的潛熱） 中比容 （單位質(zhì)量的物質(zhì)所占有的容積稱為比容， 用符號(hào)"V"表示。 其數(shù)值是密度的倒數(shù)） 變化

3、較大。 在對(duì)注塑過(guò)程中大分子取向的機(jī)理研究證明聚合物熔體受剪切變形時(shí)， 大分子由無(wú)規(guī)卷曲狀 態(tài)解開(kāi)，并向流動(dòng)方向延伸和有規(guī)則的排列，如果熔體很快冷卻到相變溫度以下，則大分子沒(méi)有足夠的 時(shí)間松馳和恢復(fù)到它原來(lái)的無(wú)規(guī)則卷曲的構(gòu)造程度， 這時(shí)的聚合物就要處于凍結(jié)取向狀態(tài)， 這種凍結(jié)取 向使注塑制品在雙折射熱傳導(dǎo)以及力學(xué)性質(zhì)方面顯示出各向?qū)浴?由于流變學(xué)和聚合物凝固過(guò)程的形變 原因，制品取向可能在一個(gè)方向占優(yōu)勢(shì)形成單軸取向，也可能在兩個(gè)方向上占優(yōu)勢(shì)，形成雙軸取向。雙1軸取向會(huì)使制品得到綜合的機(jī)械特性， 所以在注塑制品中總希望得到雙軸取向制品。 而在纖維抽絲過(guò)程 中卻希望得到單軸取向。對(duì)于取向分布的試

4、驗(yàn)表明：取向最大是發(fā)生在距離制件表面 20%的厚度處， 發(fā)現(xiàn)取向程度隨熔體溫度與模溫減小而增加，而提高注射壓力或延長(zhǎng)注射時(shí)間會(huì)增加制品的取向程度。 對(duì)聚苯乙烯試樣表明：拉伸強(qiáng)度在平行取向方向上隨取向度增加而提高，在垂直方向上則下降。對(duì) 聚甲醛的觀察表明： 注射時(shí)間的加長(zhǎng)會(huì)使過(guò)渡晶區(qū)的厚度加書(shū)簽跳至底部 注塑工程師培訓(xùn)力的提高會(huì)使制品斷裂伸長(zhǎng)加大。 測(cè)試表明：注塑的殘余應(yīng)力與應(yīng)變對(duì)制品質(zhì)量有著重要影響，一般注塑制品有三種殘余應(yīng)變形式：A 般注塑制品有三種殘余應(yīng)變形式： 般注塑制品有三種殘余應(yīng)變形式 伴隨熱應(yīng)力而產(chǎn)生的應(yīng)變， 與分子凍結(jié)取向相關(guān)的殘余應(yīng)變， 形體應(yīng)變， 伴隨熱應(yīng)力而產(chǎn)生的應(yīng)變，B

5、與分子凍結(jié)取向相關(guān)的殘余應(yīng)變，C 形體應(yīng)變，對(duì)一般塑料而言注射壓 力的增加會(huì)增加制品中的殘余應(yīng)力， 不十分明顯。 力的增加會(huì)增加制品中的殘余應(yīng)力，而對(duì) ABS 不十分明顯。 對(duì)于制件拉伸特點(diǎn)的分布研究表明：一般聚合物的密度增加會(huì)提高拉伸強(qiáng)度，斷裂伸長(zhǎng)率和硬度，使 沖擊強(qiáng)度降低。 粘彈性： 注塑過(guò)程中在靠近澆口處由于高的形變速率和運(yùn)動(dòng)學(xué)不穩(wěn)定性， 可能產(chǎn)生足夠大的粘彈效應(yīng)， 在前緣附近聚合物熔體受到切向拉伸， 這種變形型式可稱為噴泉效應(yīng)， 對(duì)薄模腔的高彈性聚合物熔體流 動(dòng)的前緣，在模腔厚度，寬度發(fā)生階梯變化的地方，以及澆口附近應(yīng)該著重考慮粘彈效應(yīng)。 綜上所述，如何能把這些理論應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中去，

6、改善工藝過(guò)程中的控制以減少材料，勞動(dòng)量，達(dá) 到縮短周期和減少?gòu)U品的目的。第二節(jié) 常用塑料一、簡(jiǎn)述. 塑料它可以是純的樹(shù)脂，也可以是加有各種添加劑的混合物，樹(shù)脂起粘結(jié)劑作用。 塑料它可以是純的樹(shù)脂，也可以是加有各種添加劑的混合物，樹(shù)脂起粘結(jié)劑作用。所加添加料的目 的是用來(lái)改善純樹(shù)脂的物理機(jī)械性能，改善加工性能或者為了節(jié)約樹(shù)脂。 的是用來(lái)改善純樹(shù)脂的物理機(jī)械性能，改善加工性能或者為了節(jié)約樹(shù)脂。 因此，塑料最基本的物理化學(xué)性質(zhì)是由樹(shù)脂的性質(zhì)所決定的。樹(shù)脂可分天然樹(shù)脂和人造樹(shù)脂，后者 又稱合成樹(shù)脂。 樹(shù)脂都屬高聚物，這些高聚物有獨(dú)特的分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)與分子外部結(jié)構(gòu)。高分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定了高聚 物最基本的物理

7、化學(xué)性質(zhì)；而高分子外部結(jié)構(gòu)則決定高聚物的加工性能和物理機(jī)械性能。 聚合物按鏈之間在凝固后的結(jié)構(gòu)形態(tài)可分非結(jié)晶型（無(wú)定型） ，半結(jié)晶型和結(jié)晶型。所以塑料也有無(wú) 定型和結(jié)晶型之分。 結(jié)晶型塑料在凝固時(shí)，有晶核到晶粒的生成過(guò)程，形成一定的體態(tài)。如 PE，PP，PA，POM，等均 屬結(jié)晶型。 無(wú)定型塑料在凝固時(shí)，沒(méi)有晶核與晶粒的生長(zhǎng)過(guò)程只是自由的大分子鏈的“凍結(jié)”如 PS，PVC， PMMA，PC 等。 又按其塑料對(duì)熱作用的反映，可分熱塑性塑料與熱固性塑料兩類(lèi)：熱塑性塑料的特點(diǎn)是加熱可以軟 化，冷卻時(shí)又重返固態(tài)。這一可逆過(guò)程，可以反復(fù)多次。如：PS，PVC，PA，PP，POM 等；而熱固性 塑料特點(diǎn)是

8、在某一溫度下能轉(zhuǎn)變成可塑性熔體， 增加， 注射壓加書(shū)簽跳至底部 注塑工程師培訓(xùn)但如果繼續(xù)提高溫度， 延長(zhǎng)加熱時(shí)間高分子內(nèi)部將產(chǎn)生 交聯(lián)作用而固化。再不能用加熱方法使其軟化到原始狀態(tài)，不能反復(fù)加工。如：環(huán)氧，呋喃，氨基，酚 醛等。 二、常用塑料2（1）聚烯烴，聚烯烴是烯烴高聚物的總稱，一般是指乙烯，丙烯，丁烯的均聚物與共聚物。主要品 聚烯烴 種有：低密度聚乙烯（LDPE）,線型低密度聚乙烯（LLDPE） ，中密度聚乙烯（MDPE） ，高密度聚乙烯 （HDPE） ，超高分子量聚乙烯（UHMPE） ，氯化聚乙烯（CPE） ；乙烯-丙烯共聚物，乙烯-醋酸乙烯共 聚物（EVA） ；聚丙烯（PP） ，氯化

9、聚丙烯（PPC） ，增強(qiáng)聚丙烯（RPP）聚丁烯（PB）等。 （2）氯乙烯 氯乙烯（PVC）注塑用聚氯乙烯是懸浮聚合產(chǎn)品，按其顆粒形態(tài)有緊密型和疏松型。 氯乙烯 聚氯乙烯的改性品種有：氯化聚氯乙烯（CPVC） ，氯乙烯-醋酸乙烯共聚物，氯乙烯-偏氯乙烯共聚 物（PVDC） ，氯乙烯-乙丙橡膠接枝共聚物，耐寒 PVC 即氯乙烯與馬來(lái)酸酐的共聚物。 注塑用 PVC 有兩類(lèi)：一種是濕混造粒，即把各種添加劑穩(wěn)定劑加工助劑潤(rùn)滑劑沖擊改性 劑復(fù)合穩(wěn)定劑等混合后擠出造粒。另一種是干混料不造粒的粉狀聚氯乙烯。 （3）苯乙烯系樹(shù)脂 ）苯乙烯系樹(shù)脂.苯乙烯系樹(shù)脂是指苯乙烯的均聚物與共聚物樹(shù)脂的總稱。近年來(lái)為改善其脆

10、性和 耐熱溫度低的缺點(diǎn)，采用與橡膠等共混和接枝的方法發(fā)展一系列改性品種。如與丙烯腈，丁二烯，a甲基苯乙烯，甲基丙烯酸甲脂，馬來(lái)酸酐等二元共聚物可改善耐熱性和脆性；與丙烯腈丁二烯的共聚物 ABS 是沖擊韌性和加工性能很好的工程塑料。 目前苯乙烯系塑料有通用級(jí)，發(fā)泡級(jí)，沖擊級(jí)和 AS，ABS 等，AS 有通用級(jí) AS（I）與耐熱級(jí) AS （II） 。 （4）丙烯酸脂類(lèi) 丙烯酸脂類(lèi)，丙烯酸脂類(lèi)塑料通常包括聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）俗稱有機(jī)玻璃，以及纖維 丙烯酸脂類(lèi) 聚合物丙烯腈。這都是從丙烯酸衍生的高聚物。 供注塑級(jí)的 PMMA 用懸浮聚合制成，有通用級(jí)耐熱級(jí)和高流動(dòng)級(jí)。 （5）酰胺樹(shù)脂聚 酰胺樹(shù)

11、脂聚又稱尼龍（PA）是早的工程塑料品種之一，用作纖維時(shí)稱綿綸。我國(guó) 酰胺樹(shù)脂聚. 酰胺樹(shù)脂聚 有 PA6，PA610，PA612，PA66，PA1010 以及高碳尼龍，PA66 與彈性接枝共混的超韌性 PA，還有芳香 聚酰胺等。 （6）線性聚脂類(lèi) 線性聚脂類(lèi).在聚合物鏈節(jié)中含有脂鏈或醚鏈，而無(wú)支鏈和交聯(lián)結(jié)構(gòu)的樹(shù)脂統(tǒng)稱為線性聚脂或線 線性聚脂類(lèi) 性聚醚。國(guó)產(chǎn)有：聚碳酸酯雙酚 A 型（PC） ，改性聚碳酸酯，聚對(duì)苯二甲酸乙二脂（滌綸，PET）聚對(duì) 苯二甲酸丁二脂（PBT）聚芳脂（雙酚 A 型） ，聚甲醛（POM）等。 PC 是一種無(wú)定型的熱塑性聚合 加書(shū)簽跳至底部 注塑工程師培訓(xùn)物，純 PC 雖有

12、好的綜合性能，但容易應(yīng)力開(kāi)裂，耐磨性及流動(dòng)性 不良，目前多采用 PE，ABS，PS，PMMA，與之進(jìn)行共混以克服上述缺陷。 PET 大部作纖維少部用于薄膜，而注塑成型用的多是玻璃纖維增強(qiáng)（FRPET） ，PBT 與 PET 都屬結(jié) 晶型熱塑性線型聚脂。 聚芳脂（雙酚 A 型） ，這是與 PC 相似的無(wú)定型工程塑料 聚甲醛（POM）有均聚和共聚兩種，都是結(jié)晶型 聚合物。均聚比共聚 POM 熱穩(wěn)定性差加工溫度 范圍窄。此外還有含油 POM 這是在 POM 內(nèi)加液體潤(rùn)滑油和硬脂酸鹽類(lèi)的表面活性劑的共聚物。含油 POM 摩擦系數(shù)小，物料不易輸送所以常用開(kāi)槽料筒的注塑機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)。 （7）氟塑料 氟塑料品

13、種有：聚四乙烯（PTFE） 氟塑料. ，聚四乙烯與六氟丙烯酸共聚物（FEP） ，三氟乙烯 氟塑料 （PCTFE） ，聚偏氟乙烯（PVDF）聚氟乙烯（PVF）等。 PCTFE 從分子結(jié)構(gòu)上看與 PTFE 主要的區(qū)別在于有氯原子存在，從而破壞了 PTFE 對(duì)稱性，降低了 大分子鏈堆砌，使其增加撓性。PCTFE 對(duì)熱較敏感，易于高溫下分解。聚偏氟乙烯（PVDF） ，是一種 白色粉末狀，結(jié)晶型熱塑性樹(shù)脂。3（8）纖維素塑料，纖維素塑料是指由天然纖維素與無(wú)機(jī)或有機(jī)酸作用產(chǎn)生的纖維素樹(shù)脂再加上增塑 劑而制成。纖維素是最古老的半合成型的熱塑性塑料，常用的有硝酸纖維素醋酸纖維素，醋酸丁酸纖維 素，用于注塑的以

14、醋酸纖維素為主。 （9）耐高溫型樹(shù)脂，這類(lèi)有聚砜，聚芳砜，聚苯醚砜，聚苯硫醚，聚苯醚，聚酰亞胺。這類(lèi)聚合物 由于在分子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，并兼有很高的強(qiáng)度和尺寸 穩(wěn)定性。 聚砜（PSF） ，雙酚 A 聚砜屬線性熱塑性聚合物，雖然有正規(guī)結(jié)構(gòu)，但仍然是無(wú)定型結(jié)構(gòu)形態(tài)。聚 砜的粘度較大而且對(duì)溫度的依賴性要比對(duì)剪切速率大。這一點(diǎn)正與聚乙烯相反而與聚碳醋酯類(lèi)卻相近。 在注塑中，當(dāng)剪切速率低時(shí)，溫度對(duì)其膨脹效應(yīng)的影響不明顯。 聚苯醚砜（PES） ，在其分子結(jié)構(gòu)中不含有脂肪族基團(tuán)，因此對(duì)耐熱性和抗氧性較好。可在 180200 度范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用，熔融溫度 50350 度。

15、 聚苯醚（PPO） ，PPO 和其他許多熱塑性塑料不同；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。用于注塑的還有改性聚苯醚及氯化聚醚。 聚苯硫醚（PPS，雷騰） ，是一種新型工程塑料它具有優(yōu)良的綜合性能，是目前作軸頸與軸承的最 好村料。PSS 原粉熔融后流動(dòng)性很大，直接加工困難因此必須經(jīng)過(guò)交聯(lián)預(yù)處理，提高流動(dòng)性。注塑用有 粉料與可粒料兩種。PSS 的注塑與 HDPE 十分相似所不同是 PSS 要求成型 溫度高些：在此 343 度時(shí)其 流動(dòng) 加書(shū)簽跳至底部 注塑工程師培訓(xùn)性相當(dāng)于 HDPE 的流動(dòng)。三、常用填料 注塑材料常用的填料有一般填料，金屬填料，有機(jī)填料，短纖維填料

16、與長(zhǎng)纖維填料。加入這些填料 可降低注塑制品的成本， 提高經(jīng)濟(jì)效益可改善物理機(jī)械性能， 化學(xué)性能以及光電性能； 可改善加工性能， 流變性能，降低粘度，提高分散作用。 一般填料有石灰石，碳酸鈣，滑石粉，硅酸鈣，云母，氫氧化鋁，硫酸鈣，以及農(nóng)副產(chǎn)品等。 一般填料有石灰石，碳酸鈣，滑石粉，硅酸鈣，云母，氫氧化鋁，硫酸鈣，以及農(nóng)副產(chǎn)品等。 有機(jī)填料是目前塑料制品中的主要填料，有天然材料和合成材料，包括：木材，木粉，胡核的殼皮， 棉植纖維素等；合成材料有再生纖維素，包括：人造織物，聚丙烯腈纖維，尼龍纖維，聚酯纖維等。 加到注塑材料中的一些填料，需要用表面改性劑進(jìn)行處理，處理過(guò)程遵循界面化學(xué)理論，填料與聚

17、合物表面的濕潤(rùn)理論酸堿的相互作用理論，以及混合理論賦予材料一些優(yōu)良性質(zhì)。 目前常用的表面改性劑有硅烷偶聯(lián)劑，鈦酸酯偶聯(lián)劑，有機(jī)硅處理劑等。這些表面改性劑加上后， 能進(jìn)一步提高填料效能。塑料的物理性能 第二章 塑料的物理性能第一節(jié) 塑料的物理性能 物料的性能與注塑條件和制品質(zhì)量有密切關(guān)系。注塑材料大部分是顆粒狀，這些固體物料裝入 料斗時(shí)，一般要先經(jīng)過(guò)預(yù)熱，排除濕氣，然后再經(jīng)過(guò)螺桿的壓縮輸送和塑化作用，在料筒中需要經(jīng)過(guò)較 長(zhǎng)的熱歷程才被螺桿推入模腔， 經(jīng)過(guò)壓力保持階段再冷卻定型。 影響這個(gè)過(guò)程的主要因素是物料， 溫度， 料筒溫度，充模壓力，速度。高分子物料加工的工藝性能，分子鏈的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，分子量大

18、小及其分布， 而且還取決高分子的外部結(jié)構(gòu)。注塑的工藝性與高分子材料的相對(duì)密度，導(dǎo)熱系數(shù)，比熱容，玻璃化與4結(jié)晶溫度，熔化，分解溫度以及加工中所表現(xiàn)的力學(xué)性能，流變性能等有密切關(guān)系。 一、一般物理性能 1、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。 總熱容量是指注塑物料在注塑工藝溫度下的總熱容量 2、熔化熱 熔化熱又稱熔化潛熱，是結(jié)晶型聚合物在形成或熔化晶體時(shí)所需要的能量 熔化熱又稱熔化潛熱，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，所以注塑結(jié)晶型聚合物時(shí)要比非結(jié)晶型塑料達(dá)到指定熔化溫度下所需的能量要 多。 對(duì)于非結(jié)晶型聚合物無(wú)需熔化潛

19、熱。 POM 達(dá)到注塑溫度需熱約 452/g(100.8cal/g),PS 只需要 375J/g 使 即可熔化。 3、 比熱容 度時(shí)所需熱量J/kg.k。 比熱容是單位重量的物料溫度上升 1 度時(shí)所需熱量 。 不同高聚 加書(shū)簽跳至底部 注塑工程師培訓(xùn)物的比熱容是不同的，結(jié)晶型比非對(duì)面型要高。因?yàn)榧訜峋酆衔飼r(shí)，補(bǔ)充的熱能不僅要消 耗在溫度升上，還要消耗在使高分子結(jié)構(gòu)的變化上，結(jié)晶型必須補(bǔ)充熔化潛熱（熔化潛熱是指，當(dāng)物 質(zhì)達(dá)到熔點(diǎn)后，從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)或由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)時(shí)吸收或放出的熱量。 在物理化學(xué)中很重要 的概念，所需的熱量才能使物料熔化。 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所

20、決定的。 熱傳遞速率正比于被加熱 材料和熱源之間的溫差。一般冷卻要比熔化快，因?yàn)榇篌w上料筒與物料溫差小，熔料與模具溫差大。加 熱時(shí)間取決于料筒內(nèi)壁與料層之間的溫差和料層厚度。 4、熱擴(kuò)散系數(shù) 熱擴(kuò)散系數(shù)是指溫度在加熱物料中傳遞的速度， 熱擴(kuò)散系數(shù)是指溫度在加熱物料中傳遞的速度，又稱導(dǎo)熱系數(shù)其值是由單位質(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。 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。 壓力對(duì)熱擴(kuò)散系數(shù)影響小，溫度對(duì)其影響較大。 5、導(dǎo)熱系數(shù) 導(dǎo)熱系數(shù)反映了材料傳播熱量的速度。導(dǎo)熱系數(shù)愈高，材料內(nèi)熱傳遞愈快。由于聚合物導(dǎo)熱系數(shù)

21、很 低，所以無(wú)論在料筒中加熱還是其熔體在模具中冷卻，均需花一定時(shí)間。為了提高加熱和冷卻效率，需 采取一些技術(shù)措施。如：加熱料筒要求有一定的厚度，這不僅是考慮強(qiáng)度，同時(shí)也是為了增加熱慣性， 保證物料能良好穩(wěn)定地傳熱，有時(shí)還利用聚合物的低導(dǎo)熱特性，采用熱流道模具等。聚合物導(dǎo)熱系數(shù)隨 溫度升高而增加。結(jié)晶型塑料的導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)溫度的依賴性要比非結(jié)晶型的顯著。 6 、密度與比容 密度增加會(huì)使制品中的氣體和溶劑滲透率減少，但是使制品的拉伸強(qiáng)度，斷裂伸長(zhǎng)，剛度硬度 以及軟化溫度提高；使壓縮性，沖擊強(qiáng)度，流動(dòng)性，耐蠕變性能降低。在注塑過(guò)程中，聚合物經(jīng)歷著冷 卻加熱冷卻反復(fù)的熱過(guò)程溫度，梯度和聚合物形態(tài)的變化都很

22、大，所以密度也在不斷地發(fā)生變化， 這對(duì)注塑制品質(zhì)量起著重要的影響。比容反映了單位物質(zhì)所占有的體積 比容反映了單位物質(zhì)所占有的體積。這是一個(gè)衡量在不同工藝條 比容反映了單位物質(zhì)所占有的體積 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，制品的尺寸收縮等方面是非常重要的參數(shù)。 7 、膨脹系數(shù)與壓縮系數(shù) 比容在恒壓下由溫度而引起的變化，即為膨脹系數(shù)。聚合物從高溫到低溫表現(xiàn)出比容逐漸減5少的收縮特性。 聚合物比容不僅取決于溫度而且取決于壓力。 聚合物比容在不同溫度下都隨壓力而變化， 壓力增高比容減 加書(shū)簽跳至底部 注塑工程師培訓(xùn)小而密度加大。這種性質(zhì)對(duì)于用壓力來(lái)控制制品的質(zhì)量和尺寸精度有重要意義

23、。 二 、聚合物的熱物理性能 1、玻璃化溫度 聚合物的玻璃化溫度是指線型非結(jié)晶型聚合物由玻璃態(tài)向高彈態(tài)或者由后者向前者的較變溫度。 聚合物的玻璃化溫度是指線型非結(jié)晶型聚合物由玻璃態(tài)向高彈態(tài)或者由后者向前者的較變溫度 就是大分子鏈段本身開(kāi)始變形的溫度當(dāng)溫度高于玻璃化溫度時(shí)， 大分子鏈開(kāi)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；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)。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)。高聚物的自由體積理論認(rèn)為，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

24、空間，而另一部分是分子鏈之間的自由空間。當(dāng)溫度降低時(shí)分子鏈動(dòng)能減少，自由空間減 少，當(dāng)溫度升高時(shí)，分子鏈段動(dòng)能增加，自由空間也增加：當(dāng)溫度達(dá)到玻璃化時(shí)，急劇產(chǎn)生內(nèi)聚力，聚 合物膨脹，鏈段開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，鏈段擁有的能量足以使鏈段活動(dòng)起來(lái)所以自由空間的體積突然增加。 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，但由于螺槽容積的限制會(huì)使物料產(chǎn)生內(nèi)壓，并有加速固化的作用。 當(dāng)高聚物的物理形態(tài)發(fā)生變化時(shí)，許多物理性質(zhì)如比熱容，比容，密度，導(dǎo)熱系數(shù)，膨脹系

25、數(shù)，折 光指數(shù)，介電常數(shù)等都跟著變化，因此利用這些關(guān)系可以測(cè)定聚合物相變溫度和高聚物性質(zhì)。 對(duì)于理解塑料在料筒中加熱，塑料化過(guò)程中從加料段向壓縮段物態(tài)轉(zhuǎn)變，溫升，溫升速率，螺桿轉(zhuǎn) 速，背壓等工藝因素的影響將起重要作用。這些對(duì)于控制制品脫模時(shí)的物性狀態(tài)，頂出溫度和頂出時(shí)間 是重要的。 2、 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)序的粘流態(tài)時(shí)的溫度。轉(zhuǎn)變點(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)序的粘流態(tài)時(shí)的溫度 （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(kāi)始軟化， 但從高彈

26、態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)的液相時(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。 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，從分子結(jié)構(gòu) 觀點(diǎn)看，都是 大鏈段運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。 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。 注塑時(shí)，料筒在靠近嘴溫的溫度都要設(shè)定在熔點(diǎn)以上， 注塑時(shí)，料筒在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 向后段的料筒溫度設(shè)定為宜。 向后段的料筒溫度設(shè)定為宜。 的料筒溫度設(shè)定為宜 3 、熱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(kāi)始

27、分解的溫度范圍。 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)。在注塑過(guò)程中，無(wú)論是在預(yù)塑階段還是在注射階段，只要 聚合物局部溫度達(dá)到分解溫度， 高分子物料就會(huì)迅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6有密切關(guān)系。 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。 三、聚合物降解及熱穩(wěn)定性 所謂降解，是指遞解分解作用，在高分子

28、化學(xué)中，通常是指在化學(xué)或物理作用下， 所謂降解，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， 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)程實(shí)質(zhì)是大分子 氧氣，水及光輻射等作用下往往發(fā)生降解。 鏈發(fā)生結(jié)構(gòu)變化。如發(fā)生彈性消失，強(qiáng)度降低，粘度減少或增加等現(xiàn)象。在注塑中力、水、氧通過(guò)溫度 對(duì)聚合物降解起重要影響， 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。 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)

29、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)，一般都是熱降解的催化劑，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。 所謂熱穩(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稱為穩(wěn)定 性溫度略高于分解溫度。對(duì)于某些熱穩(wěn)定較差的聚合物，其溫度范圍只有 515 度。溫度的高低和變化 范圍對(duì)聚合物的降解有影響外， 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 加書(shū)簽跳至底部 注塑工程師培訓(xùn)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

30、 PS 醋酸纖維素等有下降的現(xiàn)象。聚合物在剪切應(yīng)力作用下纏結(jié)著的大分子在外力作用下， 沿力的方向上發(fā)生流動(dòng)，分子鏈之間發(fā)生解脫，當(dāng)解脫發(fā)生障礙時(shí)，分子鏈將受到很大的牽引力，當(dāng)超 過(guò)鏈的強(qiáng)度就發(fā)生鏈斷裂。 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； 剪切速率越高， 解速度越快， 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。 增塑劑含量時(shí)，力的降解作用會(huì)減小。 注塑中某些塑料的水解作用是經(jīng)常發(fā)生的， 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

31、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袠O性親水基團(tuán)，如 PA、ABS、PMMA、 PC,、 PPO 等，在注塑中都需要干燥處理，防此水解。第二節(jié) 聚合物表面性能與相容性 一、磨擦性能 在塑料中常遇到磨擦性質(zhì)的問(wèn)題。如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。這時(shí)磨擦將受到許多

32、因素的影響，如塑料的物料性能，顆粒形狀及大小，料筒及螺桿表面的 光潔度及材質(zhì)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度，塑料與金屬的接觸壓力及作用時(shí)間等等。 不同的聚合物其磨擦系數(shù)是不同的。當(dāng)塑料與金屬磨擦?xí)r，磨擦系數(shù)與磨擦中的接觸面積，7與塑料對(duì)金屬的附著力以及剪切強(qiáng)度有關(guān)。因此磨擦系數(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)。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。一般情況下，塑 料的磨擦系數(shù)隨載荷的加大而稍許降低。聚合物材料的磨擦系數(shù)，隨著相對(duì)速度的提高有增加的趨 勢(shì)。 二 、相容性 相容性是指兩種不

33、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)。相容性不好的聚 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) 合物混熔在一起，制品會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)象。不同類(lèi)型聚合物的 相容性是不一樣的，這與分子結(jié)構(gòu)有一定關(guān) 系；分子結(jié)構(gòu)相近者易相容；反之難容。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。近年來(lái)，利用聚 合物之間的相容特性，使共混料品級(jí)日益增多，受到人們的普遍重視。 三、 表觀密度 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

34、或 顆 粒 料 的 表 觀 密 度 是 0.30.6g/cm3。如果物料的表觀密度低，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。為此有的在料斗中設(shè)置有攪拌器，或者采用定量的加料調(diào)節(jié)裝置，對(duì)進(jìn)料 量調(diào)節(jié)和控制，保證連續(xù)，均勻地加料。第三節(jié) 聚合物的力學(xué)特性、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(lèi)；一類(lèi)是反應(yīng)材料變形情況的量如模量或柔度，泊桑比（受軸向力的構(gòu)件，其側(cè)向 變形與軸向變形的比值稱“泊桑比） ；另一類(lèi)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

35、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 應(yīng)力對(duì)其作用時(shí)間的依賴性， 這是聚合物材料主要特征之一。 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。 、形變與時(shí)間關(guān)系 聚合物材料在一定溫度下承受恒定載荷時(shí)，將迅速地發(fā)生變形，然后在緩慢的速率下無(wú)限期 地變形下去。若載荷足夠高時(shí)變形會(huì)繼續(xù)到斷裂為此。這種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)，即稱蠕變性質(zhì)。第四節(jié) 聚合物的流變性能 一、概述 注塑中把聚合物材料加熱到熔融狀態(tài)下進(jìn)行加工。這時(shí)可把熔體看成連續(xù)介質(zhì)，在機(jī)器某些 部位上，如螺桿，料筒，噴嘴及模腔

36、流道中形成流場(chǎng)。在流場(chǎng)中熔體受到應(yīng)力，時(shí)間，溫度的聯(lián)合作用8發(fā)生形變或流動(dòng)。這樣聚合物熔體的流動(dòng)就和機(jī)器某些幾何參數(shù)和工藝參數(shù)發(fā)生密切的聯(lián)系。 1、 關(guān)于流變性能 （1）剪切速率，剪切應(yīng)力對(duì)粘度的影響 通常，剪切應(yīng)力隨剪切速率提高而增加，而粘度卻隨剪切速率或剪切應(yīng)力的增加而下降。 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迅速降低，這種聚合物稱作“剪性聚 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，了解這一點(diǎn) 對(duì)注塑有重要意義。 （2）離模膨脹效應(yīng) 當(dāng)聚 窗體頂端下頁(yè)  上頁(yè) 加書(shū)簽跳至底部 注塑工程師培訓(xùn)合物熔體離開(kāi)流道口

37、時(shí)，熔體流的直徑，大于流道出口的直徑，這種現(xiàn)象稱為離模膨脹效應(yīng)。 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)方向的方向應(yīng)力作用有關(guān)。 在純剪切流動(dòng)中法向效應(yīng)是較小的。 粘彈性熔體的方向效應(yīng)越大則離模膨脹效應(yīng)越明顯。 流道的影 響；假如流道長(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

38、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)加劇。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。 （3）剪切速率對(duì)不穩(wěn)定流動(dòng)的影響 剪切速率有三個(gè)流變區(qū)：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。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(kāi)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?？墒谷垠w粘度降低二至三個(gè)數(shù)量級(jí)，產(chǎn)生了剪 切稀化作用。在高剪切區(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

39、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。 當(dāng)剪切速率達(dá)到彈性湍流時(shí)，熔體不僅不會(huì)繼續(xù)變稀，反而會(huì)變稠。這是因?yàn)槿垠w發(fā)生破裂。 （4）溫度對(duì)粘度的影響 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)。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(kāi)始振動(dòng)。 當(dāng)溫度超過(guò)玻璃化溫度時(shí)， 大鏈段開(kāi)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。不同的聚合物粘度對(duì)溫度的敏感性 有所不同。 （5）壓力對(duì)粘度的影響 聚合物熔體

40、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 。 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,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。 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。由于聚合9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。 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

41、度一樣的等效作用。 （6）分子量對(duì)粘度的影響 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。 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。第三章 制品成型機(jī)理第一節(jié) 結(jié)晶效應(yīng) 1、結(jié)晶概念 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)

42、則的排列， 而非結(jié)晶態(tài)聚合物的分子鏈呈不規(guī)則的無(wú)定 型的排列。 不同形態(tài)表現(xiàn)出不同的工藝性質(zhì)物理機(jī)械性質(zhì)。 一般結(jié)晶型聚合物具有耐熱性和較高的機(jī) 械強(qiáng)度，而非結(jié)晶型則相反。分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)稱性高的聚合物都能生成結(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。 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。 2、 聚合物結(jié)晶度對(duì)制品性能的影響 2.1 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

43、密度為 0.896,當(dāng)結(jié)晶度增至 95%時(shí)則密度增至 o.903。 2.2 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。 2.3 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 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。 2.4 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

44、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 加書(shū)簽跳至底部 注塑工程師培訓(xùn)。 2.5 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?品在模內(nèi)冷卻時(shí)，由于溫度上的差異引起結(jié)晶度的差異，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。 2.6 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

45、低。103 影響結(jié)晶度的因素 3.1 溫度及冷卻速度 結(jié)晶有一個(gè)熱歷程，必然與溫度有關(guān)，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。所以結(jié)晶的溫度范圍是在玻璃化溫度和熔融溫度 之間。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。 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

46、度可能相差很多倍。聚合物從熔點(diǎn) 溫度以上降到玻璃化溫度以下，這一過(guò)程的速度稱冷卻速度，它是決定晶核存在或生長(zhǎng)的條件。注 塑時(shí)，冷卻速度決定于熔體溫度和模具溫度之差，稱過(guò)冷度。根據(jù)過(guò)冷度可分以下三區(qū)。 3.1.1 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。 3.1.2 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

47、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)。 3.1.3 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。例如:PETP。建議模溫控制在（140190 度） ，PA6, PA66,模溫控制在（70120 度） ，PP 模溫控制在（30 加

48、書(shū)簽跳至底部 注塑工程師培訓(xùn)80）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。 3.2 熔體應(yīng)力作用，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。這是由于應(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。 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。 球晶大小和形狀除與大小有關(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)，

49、 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 螺桿式注塑機(jī)加工時(shí)， 螺桿式注塑機(jī)加工時(shí) 力作用，大球晶被粉碎成微細(xì)的晶核，形成均勻微晶。而塞式注塑機(jī)相反。 力作用，大球晶被粉碎成微細(xì)的晶核，形成均勻微晶。而塞式注塑機(jī)相反。球晶的生成和發(fā)展與注塑 工藝及設(shè)備條件有關(guān)。用溫度和剪切速率都能控制結(jié)晶能力。 工藝及設(shè)備條件有關(guān)。用溫度和剪切速率都能控制結(jié)晶能力。 在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。 對(duì)結(jié)晶型聚合物來(lái)說(shuō)，結(jié)晶和取向作用密切相關(guān)，因此

50、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。從而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)晶的道貌岸然理， 在注塑中提高注射壓力和注射速率而降低熔體粘11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。 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。第一節(jié) 1、取向機(jī)理取向效應(yīng)聚合物在加工過(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

51、向的性質(zhì)和程度根據(jù)取向 條件有很大的區(qū)別。按熔體中大分子受力的形式可分為剪切應(yīng)力作用下的“流動(dòng)取向”和受拉伸作用下 的“拉伸取向” 。 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。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。 聚合物熔體在模腔中的流動(dòng)是注塑的主要 加書(shū)簽跳至底部 注塑工程師培訓(xùn)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。 欲理解注塑制品在型腔中成型的機(jī)理需了解無(wú)定型聚合物的取向機(jī)理。充模時(shí)， 欲理解注塑制品在型腔中成型的機(jī)理需了解無(wú)定型聚合物的取向機(jī)理。充模時(shí)，無(wú)定型聚合物熔體 制品在型腔中成型的機(jī)理需了解無(wú)定型聚合物的取向機(jī)理 是

52、沿型壁流動(dòng)，熔體流入型腔首先同模壁接觸來(lái)不及取向的凍結(jié)層外殼。 是沿型壁流動(dòng)，熔體流入型腔首先同模壁接觸來(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 層內(nèi)壁向前流動(dòng)。推動(dòng)波前峰向前移動(dòng)。 層內(nèi)壁向前流動(dòng)。推動(dòng)波前峰向前移動(dòng)。 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。 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??；而中心外流動(dòng)助力最小，速度最大， 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

53、度梯度最小， 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)。 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)。 最小 2、 取向?qū)χ破沸阅艿挠绊?由于非結(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。 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

54、，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 12.9 倍，而沖 擊強(qiáng)度為 110 倍，說(shuō)明垂直于流動(dòng) 方向上的沖擊強(qiáng)度降低很多。 注塑制品的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度隨取向度提高而上升。有的隨取向度高和結(jié)晶度的提高，其聚合物的玻 璃化溫度值可升高25 度。 由于在制品中存在有一定的高彈形體，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。所以收縮程度是取向程度的反映。線膨脹系數(shù)也將 隨取向度而變化；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

55、。 “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。所以制品收縮反映了取向的程度。 3、 影響制品取向的因素 在注塑加工中，聚合物熔體的取向過(guò)程可分兩個(gè)階段進(jìn)行。第一階段是充模階段，這時(shí)流動(dòng)的12特點(diǎn)是：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。這一階段聚合物熔體的粘度 主要是溫度和剪切速率的函數(shù)。第二階段是保壓階段。其特點(diǎn)是剪切速率低，壓力高，溫度逐漸下降。 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。 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 以下因素。 （1）物料

56、溫度和模具溫度增高都會(huì)使取向降低。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域加寬，松馳時(shí)間加長(zhǎng)，容易取向。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，而對(duì)結(jié)晶型聚合物是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 易取向，取向效果將減小。 （2）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

57、力的升高而迅速增長(zhǎng)。 （3）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)。 （4）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。 （5）關(guān)于充模速度對(duì)制品取向的影響。快速充模會(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)，所以心部取向程度反而比表層的小。在注射溫度相

58、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?。涣硪环矫媛俪淠Ｈ垠w的溫度比快 速充模時(shí)來(lái)得低些，解取向作向作用會(huì)增加。就制品心部的結(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。 綜上所述，影響聚合物結(jié)晶與取向的因素有以下幾個(gè)方面： 1 溫度：a 熔體溫度。b 熔體加工過(guò)程的溫度。c 模具溫度。d 聚合物熔點(diǎn)。e 聚合物玻璃化溫 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)。 熔體最大結(jié)晶速率溫度。 度。f 熔體最大結(jié)晶速率溫

59、度。 2 時(shí)間：a 聚合物加熱時(shí)間。b 充模時(shí)間。c 保壓時(shí)間。d 澆口封閉時(shí)間。e 冷卻時(shí)間。 時(shí)間： 聚合物加熱時(shí)間。 充模時(shí)間。 保壓時(shí)間。 澆口封閉時(shí)間。 冷卻時(shí)間。 3 壓力：a 充模壓力。b 保壓壓力。 壓力： 充模壓力。 保壓壓力。 4 速度：a 充模速度。b 塑化速度。 速度： 充模速度。 塑化速度。第三節(jié) 內(nèi)應(yīng)力 1、 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(lèi)應(yīng)力會(huì)發(fā)展，所以這類(lèi)應(yīng)力又稱為“成型應(yīng)力” 。13注塑制品的內(nèi)應(yīng)力包兩種：一種是注塑制品成型應(yīng)力，另一種是溫度應(yīng)力。當(dāng)熔體進(jìn)入溫度較低 的模具時(shí)，靠近模腔壁的熔體迅速地冷卻而固化，于是分子鏈段被“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。制品心部凝固相當(dāng)緩慢，以致于當(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)