1、83/85HYPERLINK / 備 課 講 義課 程 名 稱 塑料模具設(shè)計(jì) 課 程 編 號(hào) 1111610 學(xué) 時(shí) 學(xué) 分 40（4）學(xué)時(shí) 2.5學(xué)分 專 業(yè) 層 次 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 備 課 教 材 塑料成型加工與模具 黃 虹 主編 化工版 2003 授 課 班 級(jí) 機(jī)自107 授 課 日 期 201136年912月 授 課 教 師 卓 榮 明 歸 口 系 部 機(jī)械工程系 版 次 03 第1章 塑料成型概述11 塑料的概念111 塑料定義塑料是以樹脂為差不多成份，在一定條件下能夠塑化成形的合成材料。其中 樹脂高分子化合物，要緊由人工合成，又稱為高分子聚合物；一定條件溫度、壓力、模具、

2、設(shè)備等；塑化成形加熱流淌成型定形；合成材料樹脂、添加劑等。112 塑料的特性及其用途1121 塑料的特性優(yōu)點(diǎn)：1）塑料材料重量輕，密度一般為0.92.3克/cm；2）具有某些優(yōu)良的機(jī)械性能，如比強(qiáng)度高、摩擦系數(shù)小、自潤(rùn)滑性好、吸震性好等；3）電性能優(yōu)良，如絕緣性能好、介電損耗低等；4）化學(xué)穩(wěn)定性高，能耐酸、堿和許多化學(xué)藥品的腐蝕；5）光學(xué)性能優(yōu)良，如光學(xué)塑料的折射率、透光范圍等指標(biāo)均較好；6）表面裝飾性好，如著色、噴漆、電鍍等性能優(yōu)良；7）成型工藝性能優(yōu)良，加工成本低，經(jīng)濟(jì)性好；8）性能可改良性好，通過(guò)改性技術(shù)改善塑料的性能和用途成為要緊進(jìn)展方向。缺點(diǎn)：1）耐高溫性差，一般塑料的使用溫度范圍為

3、60300；2）機(jī)械性能欠缺，如機(jī)械強(qiáng)度、剛性、表面硬度、耐疲勞性等較低；3）尺寸穩(wěn)定性差，如熱膨脹系數(shù)、收縮率、抗蠕變性等性能均不理想；4）耐候性差，如易老化、變色、發(fā)脆等；5）塑料是非綠色材料，對(duì)人體、環(huán)境等不良阻礙成為阻礙其進(jìn)展的重要因素。1122 塑料的用途塑料的用途是由它的性能及價(jià)格等因素決定的。塑料材料被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、建筑、電氣、電子、家電、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、日用品等各行各業(yè)，更在現(xiàn)代的航空、航天、軍事技術(shù)等尖端科學(xué)領(lǐng)域得到了大力的開拓和應(yīng)用。113 塑料的進(jìn)展簡(jiǎn)史及在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位1131 塑料的進(jìn)展簡(jiǎn)史1）初創(chuàng)時(shí)期1820年英國(guó)人Thomas Hancock發(fā)覺(jué)通過(guò)塑煉的橡膠具有

4、可塑性，并能流淌，出現(xiàn)了塑性一詞Plastic；1839年美國(guó)人Charlas Coodyear發(fā)覺(jué)橡膠與硫磺一起加熱會(huì)使橡膠更富有彈性，并能定型，出現(xiàn)了硫化一詞Vulcanization；1851年出現(xiàn)了有彈性的硬質(zhì)橡膠，并產(chǎn)生了橡膠工業(yè)。這不僅是橡膠工業(yè)的里程碑，而且也是塑料進(jìn)展史上的重要一頁(yè)；1856年英國(guó)人Alexander Parkes發(fā)覺(jué)在感光的火棉中，熔劑蒸發(fā)后留下的固體殘?jiān)且环N硬而有彈性的角質(zhì)物質(zhì)，并能防水。又于1862年展出了硝化纖維素塑料，為此而被授勛；1865年美國(guó)人John Wesley Hyatt用硝化纖維素制成了代替象牙的桌球；1872年正式命名硝化纖維素加樟腦的

5、合成材料為“賽璐珞”。這是通過(guò)有機(jī)物聚合反應(yīng)生成的第一種塑料材料，是現(xiàn)代塑料工業(yè)的里程碑。 2）理論和技術(shù)進(jìn)展時(shí)期1872年Adolf Bayer用甲醛反應(yīng)得到樹脂狀物質(zhì)；1899年Aithur Smith獲得了關(guān)于酚醛樹脂的第一個(gè)英國(guó)專利（16874號(hào)）；1909年Lee Hendrik Baekeland操縱和改進(jìn)反應(yīng)使得酚醛樹脂成為第一個(gè)進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)的合成樹脂；19251935年間，建立了有關(guān)高分子化合物特征和生成的差不多理論，從而在有機(jī)化學(xué)和物理化學(xué)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生了高分子化學(xué)和物理這一新興學(xué)科，有力地促進(jìn)了塑料工業(yè)的進(jìn)展。這期間，低密度聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等熱塑性塑料相繼

6、工業(yè)化，奠定了塑料工業(yè)的基礎(chǔ)。3）飛躍進(jìn)展時(shí)期1954年，發(fā)覺(jué)用TiCl3的絡(luò)合物作催化劑（齊格勒納塔催化劑），通過(guò)定向聚合可得到優(yōu)良性能的聚合物。這一定向催化聚合工藝的創(chuàng)立、高分子學(xué)科的進(jìn)一步進(jìn)展及聚合技術(shù)的開拓，使得高密度聚乙烯、聚丙烯進(jìn)入了工業(yè)化生產(chǎn)。50年代中期60年代末，石油化工的高速進(jìn)展為塑料工業(yè)提供了豐富而廉價(jià)的原料，這一時(shí)期，塑料的產(chǎn)量和品種不斷增加，成型加工技術(shù)更趨完善。4）穩(wěn)定增長(zhǎng)時(shí)期70年代以來(lái)，由于石油危機(jī)和資本主義周期性的經(jīng)濟(jì)危機(jī)，原材料價(jià)格猛漲，塑料增長(zhǎng)速度顯著下降。這一時(shí)期塑料工業(yè)的特點(diǎn)是通過(guò)各種改性技術(shù)來(lái)改進(jìn)塑料的性能，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域，生產(chǎn)技術(shù)更趨

7、合理。進(jìn)入90年代以來(lái)，塑料工業(yè)向著生產(chǎn)工藝自動(dòng)化、連續(xù)化，產(chǎn)品系列化，以及不斷開拓功能性塑料的新領(lǐng)域進(jìn)展。1132 塑料材料在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位高分子學(xué)科的創(chuàng)立、石油化工工業(yè)的進(jìn)展、成型加工技術(shù)的開拓，已使塑料材料躋身于金屬、纖維和硅酸鹽三大傳統(tǒng)材料之列，成為新型的重要材料之一，更成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)中各行各業(yè)不可缺少的重要材料。12 塑料制品成型加工的概念121 塑料制品的生產(chǎn)工業(yè)體系從塑料的原材料到塑料制品，所通過(guò)的生產(chǎn)流程如下圖所示。成型加工添加劑單體成型加工添加劑單體塑料制品塑料樹脂原料塑料制品塑料樹脂原料圖1-1 塑料制品的生產(chǎn)工業(yè)體系 塑料制品生產(chǎn)圖1-1 塑料制品的生產(chǎn)工業(yè)體系 塑料制品

8、生產(chǎn) 塑料材料生產(chǎn) 塑料原料生產(chǎn)122 塑料制品的成型加工技術(shù)過(guò)程塑料一般通過(guò)以下的生產(chǎn)工序制成產(chǎn)品。后處理前處理后處理前處理修飾塑料制品裝配機(jī)械加工成型加工塑料修飾塑料制品裝配機(jī)械加工成型加工塑料鋸沖剪車銑刨鉆鉸攻其 它其 它螺 接嵌 接焊 接粘 接粉 料粒 料溶液等鋸沖剪車銑刨鉆鉸攻其 它其 它螺 接嵌 接焊 接粘 接粉 料粒 料溶液等鍍 飾印噴燙滾浸涂銼磨拋其 它鍍 飾印噴燙滾浸涂銼磨拋其 它擠出成型擠壓燒結(jié)其 它壓制燒結(jié)二次成型熱成型發(fā)泡成型涂層成型層壓成型離心成型鑄塑成型滾塑成型吹塑成型壓縮成型注射成型擠出成型擠壓燒結(jié)其 它壓制燒結(jié)二次成型熱成型發(fā)泡成型涂層成型層壓成型離心成型鑄塑成

9、型滾塑成型吹塑成型壓縮成型注射成型圖1-2 塑料制品的生產(chǎn)技術(shù)過(guò)程圖1-2 塑料制品的生產(chǎn)技術(shù)過(guò)程以上過(guò)程中，成型加工是最要緊的。一般來(lái)講，各種塑料都需通過(guò)多種成型工藝方法的加工才能成為產(chǎn)品，且各種塑料都有其比較適應(yīng)的成型工藝方法及過(guò)程。 13 塑料成型模具的概念131 塑料模具的概念塑料模具是利用其特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的塑料制品的工藝裝備。（以注射模具為例，利用簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)示意圖）其中 模具差不多結(jié)構(gòu)動(dòng)模、定模、型腔、流道、推出機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、溫度調(diào)節(jié)差不多工作過(guò)程合模注射保壓冷卻開模推出制品注射前預(yù)備132 塑料模具的差不多要求1）保證塑料制品的質(zhì)量要求，如形狀及尺寸精度、外觀質(zhì)量

10、；2）模具的制造技術(shù)要求，如結(jié)構(gòu)合理、制造容易、成本低廉；3）模具的使用要求，如操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、高效率、自動(dòng)化；4）模具的經(jīng)濟(jì)性要求，如生產(chǎn)批量、材料成本、制造成本。133 塑料模具的分類塑料模具的分類方法專門多，一般按照制品的成型工藝方法進(jìn)行分類。1）注射模2）壓縮模3）壓注模4）擠出模5）氣動(dòng)成型模 15 練習(xí)考慮題1）什么是塑料材料？舉實(shí)例講明塑料材料在實(shí)際使用中的特點(diǎn)？2）談一談對(duì)塑料制品成型加工技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代制造業(yè)中地位的認(rèn)識(shí)？第2章 塑料成型技術(shù)基礎(chǔ) 21 聚合物的概念及塑料的組成211 高分子的概念2111 高分子的定義20世紀(jì)20年代，德國(guó)化學(xué)家斯陶丁格提出高分子化合

11、物分子結(jié)構(gòu)模型，從而確立了大分子學(xué)講。他認(rèn)為，高分子是分子量特不大的一類化合物，是由專門多化學(xué)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)單元重復(fù)連接成鏈狀或網(wǎng)狀的大分子，關(guān)于人工合成的則稱為高分子聚合物或聚合物。2112 分子結(jié)構(gòu)式和分子量以聚丙烯（PP）為例，其分子結(jié)構(gòu)為： CH2 CH2CH nCH3CH3其中：1）n為高分子的聚合度，應(yīng)具有足夠大的數(shù)值，否則不屬于高分子化合物。用于塑料材料的聚合物一般n值為100200以上，分子量為104以上，分子鏈長(zhǎng)度大于104埃；2）關(guān)于同一種聚合物，不同的生產(chǎn)批次或同一批次的不同分子之間，聚合度n值是不相同的。在同一批次的聚合物中，n值具有平均的意義，其分子量也是統(tǒng)計(jì)平均

12、值；3）分子量的分布是聚合物的一個(gè)重要性能參數(shù)，有些專門塑料制品對(duì)原料樹脂的分子量分布有嚴(yán)格要求，分子量的分布體現(xiàn)出原料樹脂生產(chǎn)的工藝水平。2113 分子鏈形狀和空間構(gòu)型1）分子鏈形狀是指結(jié)構(gòu)單元在空間上的連接形式及構(gòu)造形狀，具有線形、支化形和網(wǎng)形等三種形狀。2）分子鏈空間構(gòu)型是指支化形高分子或一些結(jié)構(gòu)單元具有取代基（官能團(tuán)）的聚合物分子其小支鏈或取代基（官能團(tuán)）在分子鏈上的排列狀況及構(gòu)造形式，具有無(wú)規(guī)立構(gòu)、等規(guī)立構(gòu)和間規(guī)立構(gòu)等三種構(gòu)型。3）通?；瘜W(xué)鍵的鍵能為30200千卡/摩爾，而分子間力（小分子）一般小于10千卡/摩爾，分子間力（范德華力）對(duì)物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度等都有阻礙。關(guān)于聚合物分

13、子，其強(qiáng)度是由化學(xué)鍵和分子間力（范德華力）共同決定的，聚合物分子鏈的形狀和空間構(gòu)型對(duì)分子間力有重要阻礙。例1 無(wú)規(guī)聚丙烯（PP）的軟化溫度約為80，使用價(jià)值專門低；等規(guī)聚丙烯（PP）的熔點(diǎn)溫度約為165，具有較好的使用價(jià)值。例2 用于等規(guī)聚丙烯的催化劑為有名的齊格勒（德國(guó)）納塔（意大利）催化劑，具有定向聚合作用，其關(guān)于高分子聚合物的進(jìn)展作出了劃時(shí)代的貢獻(xiàn)。1955年意大利首先合成出等規(guī)聚丙烯。齊格勒和納塔于1963年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。2114 分子鏈的空間構(gòu)象和柔順性1）由于聚合物分子鏈的長(zhǎng)徑比專門大、分子鏈上單鍵的內(nèi)旋、分子的熱運(yùn)動(dòng)等因素的阻礙，可見高分子鏈的空間構(gòu)象是千變?nèi)f化的，通常將構(gòu)象

14、無(wú)規(guī)則變化的柔性高分子鏈稱為無(wú)規(guī)線團(tuán)。2）無(wú)規(guī)線團(tuán)在受到外力作用的時(shí)候，會(huì)沿著外力作用的方向伸展或壓縮；外力解除后，通過(guò)一定的時(shí)刻，其分子鏈的空間構(gòu)象將恢復(fù)自由，發(fā)生形態(tài)和尺寸的改變，通常將高分子的這種特性稱為柔順性。高分子鏈的柔順性取決于高分子的主鏈結(jié)構(gòu)、取代基、氫鍵、交聯(lián)度等因素的阻礙，通常依照其柔順性的高低分為柔性分子鏈和剛性分子鏈。212 塑料的組成及分類2121 塑料的組成1）塑料材料的性能要緊取決于聚合物的結(jié)構(gòu)及性能，同時(shí)決定了塑料的類型。2）塑料中添加填料和助劑的目的在于改善材料的內(nèi)在性質(zhì)和加工性質(zhì)，并達(dá)到提高制品使用性能。3）塑料不僅可通過(guò)物理改性（填料、助劑等）來(lái)改善性能，而

15、且能夠通過(guò)共混、共聚、接枝、交聯(lián)、定向催化等化學(xué)改性技術(shù)來(lái)進(jìn)一步增加材料的品種和擴(kuò)大制品的用途。2122 按聚合物結(jié)構(gòu)及特性分類1）熱塑性塑料是指聚合物分子呈線型或支型結(jié)構(gòu)，受熱流淌且能夠成型，冷卻后能保持既得的形狀。加熱和冷卻能夠反復(fù)進(jìn)行多次，在此過(guò)程中一般只發(fā)生聚攏態(tài)改變等物理變化。2）熱固性塑料是指聚合物通過(guò)加熱流淌且成型后，其分子結(jié)構(gòu)發(fā)生化學(xué)變化，分子鏈由線型交聯(lián)成體型結(jié)構(gòu)，且如此的過(guò)程具有不可逆性。2123 按塑料的應(yīng)用范圍分類1）通用塑料是指產(chǎn)量專門大、用途廣、價(jià)格低的塑料，構(gòu)成了塑料工業(yè)的主體。2）工程塑料是指常在工程技術(shù)中用作結(jié)構(gòu)材料的塑料，具有較好的機(jī)械性能及使用性能。3）專

16、門塑料是指具有某些專門性能及用途的塑料。 22 聚合物的加工性質(zhì)及塑料的成型工藝性221 聚合物的加工性質(zhì)2211 聚合物的聚攏態(tài)聚合物是由眾多的高分子聚攏在一起的，其在加工過(guò)程中所表現(xiàn)出的許多性質(zhì)和行為都與高分子的聚攏態(tài)有關(guān)，包括高分子的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)、纏結(jié)狀態(tài)和力學(xué)狀態(tài)等。圖2圖21 聚合物的熱力學(xué)曲線依照聚合物在加熱過(guò)程中所表現(xiàn)出的力學(xué)性質(zhì)和分子熱運(yùn)動(dòng)特征，將聚合物分為玻璃態(tài)（或結(jié)晶態(tài)）、高彈態(tài)和粘流態(tài)，通稱聚攏態(tài)，如圖21所示。圖中 Tb脆化溫度Tg玻璃化溫度Tf（Tm）粘流溫度（熔點(diǎn)溫度）Td熱分解溫度阻礙聚攏態(tài)轉(zhuǎn)變的因素有：高分子鏈結(jié)構(gòu)、聚合物體系組成、受力狀態(tài)、環(huán)境溫度等，當(dāng)聚合物及組

17、成一定時(shí)，聚攏態(tài)的轉(zhuǎn)變要緊與溫度有關(guān)。2212 聚合物的加工性質(zhì)聚合物在加工過(guò)程中一般要經(jīng)歷由固態(tài)液態(tài)的聚攏態(tài)轉(zhuǎn)變。了解這些轉(zhuǎn)變的本質(zhì)和規(guī)律就能選擇適當(dāng)?shù)募庸し椒ê痛_定合理的加工工藝參數(shù)，在保持原有性能的條件下，以最少的能量消耗，高效率地生產(chǎn)好的塑料制品。1）玻璃態(tài) 分子雜亂排列的過(guò)冷液體，關(guān)于結(jié)晶聚合物則為玻璃態(tài)與晶態(tài)的兩相混合。該聚攏態(tài)不宜進(jìn)行引起大變形的加工，但能夠進(jìn)行機(jī)械加工。2）高彈態(tài) 分子的熱運(yùn)動(dòng)能量較高，分子鏈表現(xiàn)出專門好的柔順性，能產(chǎn)生較大的彈性變形，但變形與回復(fù)都與時(shí)刻有關(guān)，又稱為橡膠態(tài)。該聚攏態(tài)可進(jìn)行真空成型（熱成型）、壓力成型、壓延成型等加工。在加工過(guò)程中將制品溫度迅速冷

18、卻到Tg溫度以下是實(shí)現(xiàn)這類加工的關(guān)鍵。3）粘流態(tài) 分子的熱運(yùn)動(dòng)能量專門高，聚合物不再保持固體形狀，受力能產(chǎn)生流淌，但粘性專門大。溫度偏低時(shí)表現(xiàn)出類橡膠流淌行為；溫度偏高時(shí)不大的外力就能引起宏觀流淌，表現(xiàn)為不可逆的粘性形變。該聚攏態(tài)溫度偏低時(shí)可進(jìn)行壓延成型、擠出成型、吹塑成型等加工；溫度偏高時(shí)可進(jìn)行吹塑成型、注射成型、熔融紡絲等加工。在加工后只要將制品溫度冷卻下來(lái)就能夠?qū)崿F(xiàn)這類加工。綜合以上，能夠得知：1）關(guān)于大多數(shù)塑料而言，玻璃態(tài)是制品的使用狀態(tài)，Tb溫度和Tg溫度是衡量制品使用范圍的重要標(biāo)志，TbTg溫度范圍越寬，制品對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性越強(qiáng)。能夠通過(guò)增塑、共混、改變分子量及其分布、交聯(lián)和填充無(wú)機(jī)

19、填料等技術(shù)來(lái)調(diào)整使用溫度范圍。2）Tf（Tm）溫度和Td溫度是衡量制品成型性能的重要指標(biāo)，Tf（Tm）溫度低，有利于熔融，生產(chǎn)時(shí)熱能消耗少；Tf（Tm）Td溫度范圍越寬，塑料熔體的熱穩(wěn)定性越好，可在較寬的溫度范圍內(nèi)流淌和成型，不易發(fā)生熱分解等質(zhì)量問(wèn)題。2213 聚合物加工過(guò)程中的粘彈行為1）聚合物粘彈性 由于聚合物在加工過(guò)程中處于不同的條件下會(huì)表現(xiàn)出固體和液體的性質(zhì)，即表現(xiàn)出彈性和粘性。但由于聚合物分子的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)和大分子運(yùn)動(dòng)的逐步性質(zhì)，聚合物的形變和流淌不可能是純彈性或純粘性的，而應(yīng)是彈性和粘性的綜合，即為粘彈性的。2）經(jīng)典的粘彈性理論如下式所示：式中 聚合物的總形變E一般彈性形變H高彈形變V

20、粘性形變 作用外力t 外力作用時(shí)刻E1、E2 一般彈性形變模量、高彈形變模量2、3 高彈形變粘度、粘性形變粘度3）三種形變的性質(zhì)如圖22所示，概述如下：一般彈性形變E 形變值專門小，且不依靠于時(shí)刻，是由外力使聚合物大分子鍵長(zhǎng)和鍵角或聚合物晶體中處于平衡狀態(tài)的粒子間發(fā)生形變和位移所引起。圖22 聚合物在外力作用下的形變時(shí)刻曲線圖22 聚合物在外力作用下的形變時(shí)刻曲線EVHE高彈形變H 形變值專門大，且依靠于時(shí)刻，具有可逆性，是由處于無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的大分子鏈段的形變和位移即空間構(gòu)象的改變所引起。粘性形變V 形變值專門大，表現(xiàn)為宏觀流淌，具有不可逆性，是聚合物在外力作用下沿力作用方向發(fā)生的大分子之間的

21、解纏和相對(duì)滑移所引起。4）在加工過(guò)程中，聚合物的粘彈性行為概述如下：溫度變化時(shí)如溫度升高時(shí)，由粘彈性公式可知，2、3降低，H、V增加，但V增加得更快，而H增加趨勢(shì)減小。溫度高于Tf（Tm）時(shí)聚合物處于粘流態(tài)，形變以粘性形變?yōu)橹鳌，F(xiàn)在聚合物粘度低流淌性大，易于成型，制品的因次穩(wěn)定性（形狀和幾何尺寸穩(wěn)定性）較好。另一方面由于彈性效應(yīng)的存在，制品會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和后變形等質(zhì)量問(wèn)題。溫度處于TgTf范圍內(nèi)時(shí)聚合物處于高彈態(tài)，形變以高彈形變?yōu)橹鳌，F(xiàn)在聚合物粘度高不易流淌，且由于高彈形變的可逆性，因此通常較少在此溫度范圍內(nèi)成型制品。另一方面由粘彈性公式可知，當(dāng)外力加大和外力作用時(shí)刻t增加時(shí)，V比H能更快地迅速

22、增加，粘性形變成分增大，使制品能夠產(chǎn)生有效的成型變形，假如現(xiàn)在將溫度迅速地冷卻到Tg溫度以下，則可使制品達(dá)到成型的目的，但制品的因次穩(wěn)定性低，遇熱極易變形。5）聚合物塑性形變是指聚合物在TgTf溫度范圍內(nèi)以較大的外力和較長(zhǎng)時(shí)刻作用下產(chǎn)生的不可逆形變，事實(shí)上質(zhì)是高彈態(tài)條件下大分子的強(qiáng)制性解纏和流淌。是一種重要的聚合物加工技術(shù)，可有效地降低在此溫度范圍內(nèi)成型制品的內(nèi)應(yīng)力，并能提高制品的因次穩(wěn)定性。例1 塑料制品的應(yīng)力松弛現(xiàn)象及溫度和時(shí)刻的等同效應(yīng)？例2 塑料或橡膠制品的消音、減震現(xiàn)象？222 塑料的成型工藝性塑料的成型工藝性是指塑料材料在成型過(guò)程中表現(xiàn)出的特有性能，決定著成型工藝方法、工藝參數(shù)的選

23、擇和塑件的質(zhì)量，同時(shí)對(duì)模具設(shè)計(jì)及其質(zhì)量要求阻礙專門大。2221 熱塑性塑料的工藝性熱塑性塑料的成型工藝性能除了熱力學(xué)性能（聚攏態(tài)及加工性質(zhì)）、結(jié)晶性和取向性外，還包括收縮性、流淌性、相容性、吸濕性、熱穩(wěn)定性等。1）收縮性是指一定量的塑料在熔融狀態(tài)下的體積高于冷卻成型后的體積。收縮率是指收縮性的大小，以單位長(zhǎng)度塑件收縮量的百分比來(lái)表示。實(shí)際收縮率是指模具（或塑件）在成型溫度時(shí)的尺寸與塑件在室溫時(shí)的尺寸之間的差不，在大型、周密模具成型零件尺寸計(jì)算時(shí)經(jīng)常采納。計(jì)算收縮率是指室溫時(shí)模具尺寸與塑件尺寸之間的差不，在一般中、小模具成型零件尺寸計(jì)算時(shí)經(jīng)常采納。收縮率范圍是指阻礙塑料收縮率變化的因素較多，如塑

24、料品種、塑件結(jié)構(gòu)、模具結(jié)構(gòu)、成型工藝條件等，因此塑料制品收縮率會(huì)有一定的波動(dòng)范圍。2）流淌性是指成型過(guò)程中塑料熔體在一定的溫度與壓力作用下充填模具型腔的能力。流淌性能通常用熔融指數(shù)（MI）測(cè)定法或螺旋線長(zhǎng)度試驗(yàn)法來(lái)衡量，一般分為好、中、差三類。其阻礙因素要緊有塑料性質(zhì)、溫度、壓力、模具結(jié)構(gòu)等。3）熱穩(wěn)定性是指某些塑料在高溫下受熱時(shí)刻較長(zhǎng)或因剪切作用過(guò)大時(shí)產(chǎn)生的料溫升高而出現(xiàn)的變色、降解和分解的傾向，又稱為塑料的熱敏性。塑料在分解時(shí)往往釋放出對(duì)塑料材料、設(shè)備、模具及人體都有害的氣體等產(chǎn)物，因此應(yīng)從多方面采取措施防止塑料產(chǎn)生熱分解。4）吸濕性是指塑料對(duì)水分的親疏程度，是由于其分子結(jié)構(gòu)中含有親水的極

25、性基因（如酰胺基）所導(dǎo)致，另外還與塑料的組成有關(guān)。含水率較高的塑料在加工時(shí)會(huì)釋放出氣體，促使塑料產(chǎn)生高溫水解，從而導(dǎo)致材料降解，制品出現(xiàn)變色、氣泡、銀絲與斑紋等質(zhì)量問(wèn)題。因此塑料在成型加工前，一般要通過(guò)干燥，操縱水分含量在0.2%0.5%以下。5）相容性是指兩種或兩種以上不同的塑料在熔融狀態(tài)下不產(chǎn)生相分離現(xiàn)象的能力，又稱為塑料的共混性。一般分子結(jié)構(gòu)相似者較易相容，能夠得到類似共聚物的綜合性能，是改進(jìn)塑料性能的重要途徑之一。2222 熱固性塑料的工藝性熱固性塑料在熱力學(xué)性能上的表現(xiàn)明顯不同于熱塑性塑料，其要緊工藝性能指標(biāo)有收縮率、流淌性、比容和壓縮率、硬化速度、水分及揮發(fā)物含量等。1）收縮率的意

26、義同熱塑性塑料類同，計(jì)算方法也與熱塑性塑料相同。阻礙熱固性塑料收縮率的因素較多，一般可從模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、成型工藝條件操縱等方面降低制品的收縮率。2）流淌性的意義同熱塑性塑料類同。熱固性塑料的流淌性能通常用拉西格流淌值來(lái)衡量，一般分為好、中、差三類。其阻礙因素要緊有塑料性質(zhì)、模具結(jié)構(gòu)、成型工藝條件等。3）比容是指單位重量的松散塑料所占的體積。壓縮率是指塑料的體積與塑料制品的體積之比。比容和壓縮率都可表示粉狀或纖維狀塑料的松散性，可用來(lái)確定模具加料室的大小。4）硬化速度是指一定量的熱固性塑料在成型過(guò)程中完成交聯(lián)反應(yīng)所需的時(shí)刻，通常以塑料試樣硬化1mm厚度所需的秒數(shù)來(lái)表示。硬化速度的快慢與塑料品種、制

27、品形狀、壁厚、預(yù)熱及預(yù)壓、成型工藝條件操縱等因素有關(guān)。5）水分及揮發(fā)物含量要緊來(lái)自塑料汲取的水分和在成型反應(yīng)過(guò)程中釋放出的副產(chǎn)物。塑料中的水分及揮發(fā)物含量在專門大程度上直接阻礙塑件的物理、力學(xué)和介電性能，還會(huì)阻礙組織疏松、收縮率大小、表面光澤、翹曲變形等質(zhì)量問(wèn)題。另一方面水分及揮發(fā)物含量不足會(huì)導(dǎo)致流淌性不良、成型困難、不利于壓錠等問(wèn)題。 23 聚合物加工過(guò)程的物理化學(xué)變化231 聚合物加工過(guò)程中的結(jié)晶2311 聚合物結(jié)晶的概念1）一般，支化程度低、側(cè)基較小、結(jié)構(gòu)單元單一、分子鏈規(guī)整性較好的高分子比較容易結(jié)晶，表現(xiàn)為分子鏈在空間上的規(guī)整排列。2）聚合物熔體冷卻結(jié)晶時(shí)通常生成球晶，在高應(yīng)力的作用下

28、還能生成纖維狀晶體。球晶是由許多微晶聚攏而成的多晶聚攏體，微晶（單晶）的結(jié)晶形態(tài)為“折疊鏈”結(jié)構(gòu)3）結(jié)晶聚合物為晶區(qū)和非晶區(qū)兩相混合結(jié)構(gòu)，各個(gè)分子鏈貫穿多個(gè)晶區(qū)和非晶區(qū)，結(jié)晶度一般為1060%，最大可達(dá)90%。4）結(jié)晶速度慢，結(jié)晶具有不完全性，結(jié)晶聚合物沒(méi)有清晰的熔點(diǎn)是大多數(shù)聚合物結(jié)晶的差不多特點(diǎn)。5）不同聚合物結(jié)晶速度差不專門大，決定于聚合物分子結(jié)構(gòu)、相組成及冷卻速度，晶體生成最大速率在Tg Tm之間。6）聚合物中所含的低分子物（溶劑、增塑劑、水分子等）及固體雜質(zhì)（或固體填料）會(huì)阻礙聚合物的結(jié)晶過(guò)程，一般能起促進(jìn)作用。7）二次結(jié)晶是在一次結(jié)晶后殘留的非晶區(qū)域和晶體不完整部分接著進(jìn)行結(jié)晶和進(jìn)一

29、步完整化結(jié)晶的過(guò)程。8）后結(jié)晶是聚合物加工過(guò)程中一部分來(lái)不及結(jié)晶的區(qū)域在加工后發(fā)生的接著結(jié)晶現(xiàn)象，一般發(fā)生在球晶的界面上。2312 聚合物結(jié)晶對(duì)制品性能的阻礙1）聚合物結(jié)晶時(shí)分子鏈排列緊密，體積收縮，密度增加，造成分子間結(jié)合力增強(qiáng)，力學(xué)性能和熱性能得到提高；而與分子鏈運(yùn)動(dòng)有關(guān)的性能，如高彈性、伸長(zhǎng)率、沖擊韌性則降低；另外收縮率增大還會(huì)使制品的透明度降低。2）非晶區(qū)域的存在使聚合物具有韌性，而結(jié)晶區(qū)域則使聚合物具有剛硬性，聚合物的性能取決于兩相的綜合及分布狀況。3）二次結(jié)晶和后結(jié)晶都會(huì)使制品性能和尺寸在使用和存放中發(fā)生變化，阻礙制品的正常使用。2313 聚合物成型加工對(duì)結(jié)晶的阻礙1）冷卻速度決定

30、了晶核生成和晶體生長(zhǎng)的條件，阻礙聚合物在加工過(guò)程中能否形成結(jié)晶、結(jié)晶的速度、晶體的形態(tài)和尺寸等，而冷卻速度取決于熔體溫度Tm與冷卻介質(zhì)溫度Tc之間的溫度差，即T=TmTc。依照T的大小，將制品的冷卻分為緩冷、快冷、中等冷卻等三種類型。緩冷時(shí)，T值小，結(jié)晶通常由均相成核作用開始，容易形成大的球晶，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，制品發(fā)脆，力學(xué)性能降低，冷卻程度不夠還易使制品扭曲變形，一般專門少采納。快冷時(shí)，T值大，結(jié)晶程度降低，制品體積明顯松散，但厚制品內(nèi)部的結(jié)晶程度相對(duì)較大，這種內(nèi)外的不均勻性會(huì)引起制品中出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力，同時(shí)未結(jié)晶的過(guò)冷液體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，會(huì)產(chǎn)生后結(jié)晶等問(wèn)題，阻礙制品的性能。中等冷卻時(shí)，即冷卻介質(zhì)溫度Tc

31、處于Tg附近溫度時(shí)，現(xiàn)在制品的表面較快凝固，結(jié)晶的晶粒較細(xì)，而內(nèi)部相對(duì)有利于晶核生成和晶體生長(zhǎng)，但晶核生成數(shù)量與晶體生長(zhǎng)速率之間的比例關(guān)系較好，生產(chǎn)周期較短，晶體生長(zhǎng)好，結(jié)晶較完整，制品的因次穩(wěn)定性較好，因此在制品成型加工中經(jīng)常采納。2）熔融溫度和熔融時(shí)刻較長(zhǎng)時(shí)，會(huì)使結(jié)晶速度較慢，晶粒尺寸變大；相反使則結(jié)晶速度變快，晶粒尺寸較細(xì)，有利于提高制品的力學(xué)強(qiáng)度、耐磨性和熱畸變溫度等性能指標(biāo)。3）成型加工中受到高應(yīng)力的作用時(shí)，熔體取向產(chǎn)生的誘發(fā)成核作用使晶核生成數(shù)量和結(jié)晶速度趨向于有利。4）成型加工后常采納適當(dāng)?shù)臒崽幚砀纳平Y(jié)晶的狀態(tài)，穩(wěn)定制品的性能和尺寸。232 聚合物加工過(guò)程中的取向2321 聚合物

32、取向的概念1）通常有兩種情況，一種是聚合物熔體或濃溶液中大分子鏈段和其中固體纖維狀填料在剪切流淌時(shí)會(huì)順著流淌的方向作平行排列的流淌取向；另一種是聚合物在TgTf溫度范圍內(nèi)成型時(shí)大分子鏈段或微晶等結(jié)構(gòu)組織沿著外力拉伸方向作平行排列的拉伸取向。2）聚合物熔體流淌時(shí)，一方面剪切應(yīng)力的存在對(duì)大分子鏈段產(chǎn)生取向作用，另一方面由于分子的熱運(yùn)動(dòng)必定對(duì)取向的大分子鏈段存在著解取向作用。3）聚合物成型時(shí)的流淌取向與制品形狀和澆口位置等因素有關(guān)，多數(shù)情況下大分子鏈段和其中纖維狀填料的取向往往是單軸取向和雙軸取向（或平面取向）的綜合。4）聚合物的分子鏈結(jié)構(gòu)、分子量、柔順性和所含的低分子物（溶劑、增塑劑等）等對(duì)聚合物

33、的取向和解取向作用都有較大的阻礙，從而使制品取向結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生差異。2322 聚合物取向?qū)χ破沸阅艿淖璧K1）聚合物成型中的取向使制品出現(xiàn)力學(xué)的各向異性，一般注射制品中熔體流淌方向的抗張強(qiáng)度約為垂直于流淌方向的13倍，沖擊強(qiáng)度約為110倍。2）聚合物產(chǎn)生平面取向時(shí)制品的力學(xué)各向異性與相互垂直的兩個(gè)方向的拉伸倍數(shù)有關(guān)，平面取向改善了單軸取向的各向力學(xué)差異程度，提高了制品的使用性能。3）聚合物取向的程度對(duì)大分子間的作用力、軟化溫度、熱收縮率、線膨脹系數(shù)等產(chǎn)生較明顯的阻礙。如高取向高結(jié)晶聚合物的Tg溫度約可升高2030；垂直于取向的線膨脹系數(shù)約大于取向方向的3倍。4）由取向而導(dǎo)致的性能各向異性一般對(duì)

34、制品的使用是不利的，往往會(huì)使制品產(chǎn)生變形、翹曲或裂紋等質(zhì)量問(wèn)題，但另一方面對(duì)制品的結(jié)構(gòu)受力等又產(chǎn)生積極的阻礙，因此在制品結(jié)構(gòu)和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮這些因素而加以利用。2323 聚合物成型加工對(duì)取向的阻礙1）聚合物成型溫度對(duì)大分子的取向及解取向有著矛盾的作用，最終的有效取向取決于這兩個(gè)過(guò)程的平衡條件以及是否能將取向結(jié)構(gòu)凍結(jié)下來(lái)，其中結(jié)晶聚合物的取向結(jié)構(gòu)較易凍結(jié)。2）非結(jié)晶聚合物在成型條件下由于制品表層和中心的取向及解取向的程度差異，一般只在制品次表面層產(chǎn)生程度專門高的取向，次表面層的深度與流淌距離有關(guān)，一般距表面約0.20.8mm。3）結(jié)晶聚合物在成型條件下的流淌取向與結(jié)晶過(guò)程緊密相關(guān)，二者

35、相互作用、相互阻礙。4）聚合物在TgTf溫度范圍內(nèi)的拉伸取向應(yīng)以使聚合物產(chǎn)生連續(xù)均勻的塑性形變?yōu)樵瓌t。各種聚合物的拉伸比和其結(jié)構(gòu)及物理性能有關(guān)，一般非結(jié)晶聚合物約為1.53.5，高結(jié)晶聚合物約為510，多數(shù)約為45。5）聚合物中的固體纖維狀填料在模具型腔內(nèi)的流淌行為較為復(fù)雜，但其取向結(jié)構(gòu)要緊與流淌方向保持一致，因此設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)對(duì)制品方向布置及澆口開設(shè)位置等進(jìn)行充分考慮，對(duì)取向產(chǎn)生有利的阻礙。6）成型加工后采納適當(dāng)?shù)臒崽幚聿粌H阻礙聚合物結(jié)晶的狀態(tài)，還能對(duì)大分子的解取向和解除凍結(jié)的內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生作用，進(jìn)一步改善和穩(wěn)定制品的性能。233 聚合物加工過(guò)程中的化學(xué)變化2331 聚合物的降解1）聚合物降解是指

36、聚合物在成型過(guò)程中，由于受到高溫、應(yīng)力等外部條件或聚合物中微量的水分、酸、堿以及空氣中氧氣的作用，導(dǎo)致聚合物大分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化、分子量降低、性能變壞的現(xiàn)象。2）聚合物降解的實(shí)質(zhì)表現(xiàn)為分子斷鏈、交聯(lián)、鏈結(jié)構(gòu)變化、側(cè)基改變以及它們的綜合作用。3）聚合物降解的現(xiàn)象表現(xiàn)為變色、氣泡、流紋、各種物理及力學(xué)性能的削弱、焦化。4）聚合物降解的阻礙因素有：聚合物結(jié)構(gòu)、體系組成、雜質(zhì)、溫度、應(yīng)力、水分、酸、堿、氧氣。在成型加工過(guò)程中，往往由多種因素綜合作用引起聚合物的降解，其中高溫?zé)峤到馐且o形式。5）聚合物降解的幸免措施要緊有：使用合格原料、嚴(yán)格干燥、確定合理加工工藝、保持良好的設(shè)備和模具的結(jié)構(gòu)狀態(tài)、使用穩(wěn)定

37、劑等添加劑。2332 聚合物的交聯(lián)1）聚合物交聯(lián)是指聚合物由線型分子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轶w型結(jié)構(gòu)的化學(xué)反應(yīng)。2）聚合物交聯(lián)的實(shí)質(zhì)表現(xiàn)為分子鏈中帶有的反應(yīng)基團(tuán)及反應(yīng)活點(diǎn)和添加的交聯(lián)劑（硬化劑）相互間的連接作用。在加工反應(yīng)過(guò)程中，差不多發(fā)生連接作用的反應(yīng)基團(tuán)和活點(diǎn)對(duì)原有反應(yīng)基團(tuán)和活點(diǎn)的比值稱為交聯(lián)度。3）聚合物交聯(lián)的結(jié)果表現(xiàn)為聚合物的機(jī)械強(qiáng)度、耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性、制品的因次穩(wěn)定性等均有所提高。4）聚合物交聯(lián)的阻礙因素有：加熱溫度、硬化時(shí)刻、反應(yīng)基團(tuán)及活點(diǎn)、應(yīng)力。在成型加工過(guò)程中，由于多種因素的阻礙，交聯(lián)反應(yīng)難以完全進(jìn)行。5）聚合物的交聯(lián)反應(yīng)程度在制品成型加工過(guò)程中表現(xiàn)為“欠熟”和“過(guò)熟”，應(yīng)嚴(yán)格操縱工藝條件

38、，使交聯(lián)反應(yīng)進(jìn)行到最為適宜的程度，可使制品的物理力學(xué)性能等達(dá)到最佳狀態(tài)。 24 聚合物的流變性質(zhì)流變學(xué)是研究物質(zhì)形變與流淌的一門科學(xué)。聚合物流變學(xué)要緊研究應(yīng)力作用下的高分子材料產(chǎn)生彈性、塑性和粘性形變的行為以及研究這些行為與各種因素（聚合物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、聚合物體系組成、溫度、力的大小、力作用方式、作用時(shí)刻等）之間的相互關(guān)系。由于流淌與形變是一般聚合物加工過(guò)程最差不多的工藝特征，因此聚合物流變學(xué)的研究對(duì)聚合物加工有著特不重要的現(xiàn)實(shí)意義。聚合物流變是一門半經(jīng)驗(yàn)的物理科學(xué)，其概念差不多成為聚合物成型加工理論的重要組成部分，對(duì)材料的選擇和使用、加工時(shí)最佳工藝條件的確定、加工設(shè)備、成型模具的設(shè)計(jì)以及提高產(chǎn)

39、品質(zhì)量等都有極重要的指導(dǎo)作用。液體的流淌和形變差不多上在受應(yīng)力作用的條件下得以實(shí)現(xiàn)的，重要的應(yīng)力有剪切應(yīng)力、拉伸應(yīng)力、流體靜壓力p三種，其中剪切應(yīng)力對(duì)聚合物的成型最為重要。液體流淌時(shí)處于層流依舊湍流以雷諾數(shù)（Re）為準(zhǔn)，當(dāng)Re21004000為層流。由于聚合物熔體或分散體的雷諾數(shù)通常較小，因此流淌時(shí)差不多上處于層流狀態(tài)。材料受力后產(chǎn)生的幾何形狀的改變稱為應(yīng)變。單位時(shí)刻內(nèi)的應(yīng)變稱為應(yīng)變速率，假如應(yīng)變是由剪切應(yīng)力引起的切應(yīng)變，則稱為剪切速率，表示為241 牛頓流體及其流變方程1）液體在管道中處于層流狀態(tài)流淌時(shí)，可將其視為一層層彼此相鄰且完全平行的薄層液體沿外力（剪切應(yīng)力）作用方向進(jìn)行的相對(duì)滑移。2

40、）液層間的粘性阻力、管壁的摩擦力等因素使相鄰薄層液體在移動(dòng)方向上存在著速度差，液層間單位距離內(nèi)的速度差稱為速度梯度，表示為 ，單位S-1。3）由下式可知速度梯度和剪切速率在數(shù)值上相等，因此可用剪切速率（單位S-1）來(lái)表示液體的流淌形變。4）1687年牛頓（Newton）在研究低分子液體的流淌行為時(shí)，發(fā)覺(jué)了層流液體的牛頓流淌定律，可用牛頓流變方程表示為式中（單位PaS）稱為牛頓粘度，是液體自身固有的屬性，反映了液體的粘稠度。不同液體的值也不相同，與其分子結(jié)構(gòu)及溫度有關(guān)。5）牛頓流體是指液體層流時(shí)符合牛頓流淌定律的液體，其特征為應(yīng)變隨應(yīng)力作用的時(shí)刻線性地增加，且粘度保持不變；應(yīng)變具有不可逆性，應(yīng)力

41、解除后應(yīng)變以永久變形保持下來(lái)。牛頓流體的流淌表現(xiàn)為純粘性流淌，范圍為低分子化合物的液體或溶液以及氣體等。6）流淌曲線是指對(duì)流體在不同溫度下以或作圖所得到的曲線，其反映了流體的性質(zhì)。例1 以或作圖繪制牛頓流體的流淌曲線。242 非牛頓流體及其流變方程1）非牛頓流體是指液體層流時(shí)不符合牛頓流淌定律的液體，其特征為應(yīng)變隨應(yīng)力作用的時(shí)刻不呈比例關(guān)系，液體粘度a（稱為非牛頓粘度或表觀粘度）不是常數(shù)；應(yīng)變具有粘彈性特征，流淌中包含著不可逆形變和可逆形變兩部分。牛頓流體的流淌表現(xiàn)為粘彈性流淌，范圍為高分子聚合物的熔體及溶液等。2）聚合物加工時(shí)大多處于中等剪切速率范圍（=10104 S-1），現(xiàn)在大多數(shù)聚合物

42、熔體或溶液的流淌行為都表現(xiàn)為非牛頓流體。3）聚合物熔體的流淌曲線是指對(duì)聚合物熔體或溶液在不同溫度下以或a作圖所得到的曲線，是確定加工工藝及加工條件所不可缺少的依據(jù)。例1 以或a作圖繪制非牛頓流體的流淌曲線。4）依照聚合物熔體的流淌曲線可將聚合物液體分為假塑性液體、膨脹性液體等，其中假塑性液體較為常見，以大分子形狀不對(duì)稱和分子鏈剛性較大的聚合物表現(xiàn)最為顯著。5）非牛頓流體的流變方程表示為式中a（單位PaS）稱為表觀粘度（或剪切粘度），反映了非牛頓液體在外力作用下抵抗剪切變形的能力，其與流體性質(zhì)及溫度有關(guān)，另外還受剪切速率的阻礙。6）聚合物液體在給定剪切速率下的表觀粘度a要緊由大分子的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)和纏

43、結(jié)和聚合物液體內(nèi)的自由體積兩方面因素決定。凡是能減少分子鏈纏結(jié)作用的因素都能加速大分子的鏈運(yùn)動(dòng)并導(dǎo)致聚合物液體的粘度降低；另一方面凡是能引起聚合物液體內(nèi)的自由體積增加的因素都能活躍大分子的鏈運(yùn)動(dòng)并導(dǎo)致聚合物液體的粘度降低。其它各種環(huán)境因素如溫度、應(yīng)力、應(yīng)變速率、低分子物質(zhì)（溶劑等）以及聚合物自身的結(jié)構(gòu)和體系組成等對(duì)表觀粘度a的阻礙，大都能用這兩方面因素來(lái)進(jìn)行解釋。243 聚合物加工過(guò)程對(duì)熔體流變性質(zhì)的阻礙2431 加工時(shí)剪切速率的阻礙1）多數(shù)聚合物熔體的流淌特征表現(xiàn)為假塑性流體，即當(dāng)剪切速率增加時(shí)，熔體的粘度隨之下降，但不同種類的聚合物對(duì)剪切速率變化的敏感程度確是不一樣的。2）粘度對(duì)剪切速率的

44、敏感性可用給定溫度下剪切速率為100 S-1和1000 S-1時(shí)的粘度比來(lái)表示，即為 /。3）粘度對(duì)剪切速率的敏感性與聚合物的分子結(jié)構(gòu)、分子量、體系組成等因素有關(guān)。一般聚合物分子鏈的柔性大、分子間力小時(shí)，其粘度對(duì)剪切速率的敏感性就越大，如PE、PS、PP、PVC等。4）在成型加工中，通常選擇粘度對(duì)剪切速率敏感性小的區(qū)域進(jìn)行，現(xiàn)在剪切速率的波動(dòng)對(duì)塑料制品的質(zhì)量阻礙不大。5）聚合物成型加工常用的剪切速率范圍為壓縮成型110 S-1、混煉與壓延成型10102 S-1、壓注成型102103 S-1、擠出成型10103 S-1、注射成型103105 S-1。2432 加工溫度的阻礙1）關(guān)于溫度大于Tg以

45、上的聚合物，一般其熔體的粘度隨著溫度的升高而呈指數(shù)函數(shù)的方式降低，表示為式中 聚合物熔體溫度為T1時(shí)的粘度聚合物熔體溫度為T2時(shí)的粘度粘度常數(shù)（在溫度范圍不超過(guò)50時(shí)，由實(shí)驗(yàn)測(cè)定）2）粘度對(duì)溫度的敏感性可用給定剪切速率下T1 與T2相差40時(shí)的粘度比來(lái)表示，即為 /。3）粘度對(duì)溫度的敏感性與聚合物的分子結(jié)構(gòu)、分子量及其分布等因素有關(guān)。一般聚合物分子鏈的剛性與分子間力越大時(shí)，其粘度對(duì)溫度的敏感性就越大，如PC、PMMA、PA66等。4）通常任何聚合物在加工溫度下長(zhǎng)時(shí)刻受熱都會(huì)導(dǎo)致不同程度的降解，因此必須考慮加熱時(shí)刻對(duì)粘度的阻礙。2433 成型壓力的阻礙1）通常在受到100個(gè)大氣壓作用時(shí)，各種聚合

46、物體積減小不超過(guò)1%。但在150溫度以上加工時(shí)聚合物熔體受壓常達(dá)到50300MPa，現(xiàn)在聚合物體積的減小量明顯增加，導(dǎo)致其粘度隨之增大。2）不同聚合物關(guān)于壓力的敏感性是不同的，其與聚合物的分子結(jié)構(gòu)、分子量等因素有關(guān)。3）在加工過(guò)程中通過(guò)增加壓力和降低溫度，都能獲得同樣的粘度變化效果，稱為壓力溫度等效性，如壓力達(dá)到1000大氣壓時(shí)，熔體粘度的變化相當(dāng)于降低3050溫度所產(chǎn)生的作用。4）單純通過(guò)增加成型壓力來(lái)提高聚合物熔體的流淌性是不適當(dāng)?shù)模€會(huì)對(duì)設(shè)備造成損害并使功率消耗過(guò)大。因此應(yīng)綜合考慮塑料制品的質(zhì)量、設(shè)備及模具的性能、生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性等因素，確保加工時(shí)具有最佳的成型溫度及成型壓力。2434 熱塑

47、性聚合物流變曲線的應(yīng)用1）依照流變曲線確定合理的工藝參數(shù)2）依照流變曲線采納低溫充模工藝2435 熱固性聚合物流變曲線的應(yīng)用244 聚合物熔體在模內(nèi)的流淌行為2441 端末效應(yīng)2442 失穩(wěn)流淌和熔體破裂2443 聚合物熔體的充模流淌 25 常用塑料及其性能251 塑料的性能252 熱塑性塑料2521 聚乙烯（PE）1差不多特性 聚乙烯塑料是塑料工業(yè)中產(chǎn)量最大的品種。按聚合時(shí)采納的壓力方式不同可分為高壓、中壓和低壓三種。低壓聚乙烯的分子鏈上支鏈較少，相對(duì)分子質(zhì)量、結(jié)晶度和密度較高（故又稱高密度聚乙烯），因此比較硬、耐磨、耐蝕、耐熱及絕緣性較好。高壓聚乙烯分子帶有許多支鏈，因而相對(duì)分子質(zhì)量較小，

48、結(jié)晶度和密度較低（故稱低密度聚乙烯），且具有較好的柔軟性、耐沖擊性及透明性。 聚乙烯無(wú)毒、無(wú)味、呈乳白色。密度為0.910.96gcm3，有一定的機(jī)械強(qiáng)度，但和其他塑料相比機(jī)械強(qiáng)度低，表面硬度差。聚乙烯的絕緣性能優(yōu)異，常溫下聚乙烯不溶于任何一種已知的溶劑，并耐稀硫酸、稀硝酸和任何濃度的其他酸以及各種濃度的堿、鹽溶液。聚乙烯有高度的耐水性，長(zhǎng)期與水接觸其性能可保持不變。其透水氣性能較差，而透氧氣和二氧化碳以及許多有機(jī)物質(zhì)蒸氣的性能好。在熱、光、氧氣的作用下會(huì)產(chǎn)生老化和變脆。一般高壓聚乙烯的使用溫度約在80左右，低壓聚乙烯為100左右。聚乙烯能耐寒，在-60時(shí)仍有較好的力學(xué)性能，-70時(shí)仍有一定的

49、柔軟性。2要緊用途 低壓聚乙烯可用于制造塑料管、塑料板、塑料繩以及承載不高的零件，如齒輪、軸承等；高壓聚乙烯常用于制作塑料薄膜、軟管。塑料瓶以及電氣工業(yè)的絕緣零件和包覆電纜等。3成型特點(diǎn) 聚乙烯成型時(shí)，在流淌方向與垂直方向上的收縮差異較大，注射方向的收縮率大于垂直方向的收縮率，易產(chǎn)生變形，并使塑件澆口周圍部位的脆性增加；聚乙烯收縮率的絕對(duì)值較大，成型收縮率也較大，易產(chǎn)生縮孔；冷卻速度慢，必須充分冷卻，且冷卻速度要均勻；質(zhì)軟易脫模，塑件有淺的側(cè)凹時(shí)可強(qiáng)行脫模。2522 聚丙烯（PP）1差不多特性 聚丙烯無(wú)色。無(wú)味、無(wú)毒。外觀似聚乙烯，但比聚乙烯更透明更輕。密度僅為0.900.91gcm3。它不吸

50、水，光澤好，易著色。屈服強(qiáng)度、抗拉、抗壓強(qiáng)度和硬度及彈性比聚乙烯好。定向拉伸后聚丙烯可制作銳鏈，有特不高的抗彎曲疲勞強(qiáng)度。如用聚丙烯注射成型一體鉸鏈（蓋和本體合一的各種容器），通過(guò)7*1O7次開閉彎折未產(chǎn)生損壞和斷裂現(xiàn)象。聚丙烯熔點(diǎn)為 164170，耐熱性好，能在100以上的溫度下進(jìn)行消毒滅菌。其低溫使用溫度達(dá)-15，低于-35時(shí)會(huì)脆裂。聚丙烯的高頻絕緣性能好。因不吸水，絕緣性能不受濕度的阻礙。但在氧、熱、光的作用下極易解聚、老化，因此必須加入防老化劑。2要緊用途 聚丙烯可用作各種機(jī)械零件如法蘭、接頭、泵葉輪、汽車零件和自行車零件。作水、蒸汽、各種酸堿等的輸送管道，化工容器和其他設(shè)備的襯里。表

51、面涂層。制造蓋和本體合一的箱殼，各種絕緣零件，并用于醫(yī)藥工業(yè)中。3成型特點(diǎn) 成型收縮范圍大，易發(fā)生縮孔、凹痕及變形；聚丙烯熱容量大，注射成型模具必須設(shè)計(jì)能充分進(jìn)行冷卻的冷卻回路；聚丙烯成型的適宜模溫為80左右，不可低于50，否則會(huì)造成成型塑件表面光澤差或產(chǎn)生熔接痕等缺陷。溫度過(guò)高會(huì)產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象。2523 聚氯乙烯（PVC）1差不多特性 聚氯乙烯是世界上產(chǎn)量最大的塑料品種之一。聚氯乙烯樹脂為白色或淺黃色粉末。依照不同的用途能夠加人不同的添加劑，使聚氯乙烯塑件呈現(xiàn)不同的物理性能和力學(xué)性能。在聚氯乙烯樹脂中加入適量的增塑劑，就可制成多種硬質(zhì)、軟質(zhì)和透明制品。純聚氯乙烯的密度為1.4gcm3，加入了增

52、塑劑和填料等的聚氯乙烯塑件的密度一般在1.152.00gcm3范圍內(nèi)。硬聚氯乙烯不含或含有少量的增塑劑，有較好的抗拉、抗彎、抗壓和抗沖擊性能，可單獨(dú)用作結(jié)構(gòu)材料。軟聚氯乙烯含有較多的增塑劑，它的柔軟性、斷裂伸長(zhǎng)率、耐寒性增加，但脆性、硬度、抗拉強(qiáng)度降低。聚氯乙烯有較好的電氣絕緣性能，能夠用作低頻絕緣材料。其化學(xué)穩(wěn)定性也較好。但聚氯乙烯的熱穩(wěn)定性較差，長(zhǎng)時(shí)刻加熱會(huì)導(dǎo)致分解，放出氯化氫氣體，使聚乙烯變色。其應(yīng)用溫度范圍較窄，一般在-1555之間。2要緊用途 由于聚氯乙烯的化學(xué)穩(wěn)定性高，因此可用于防腐管道、管件、輸油管、離心泵、鼓風(fēng)機(jī)等。聚氯乙烯的硬板廣泛用于化學(xué)工業(yè)上制作各種貯槽的襯里、建筑物的瓦

53、楞板、門窗結(jié)構(gòu)。墻壁裝飾物等建筑用材。由于電氣絕緣性能優(yōu)良而在電氣、電子工業(yè)中，用于制造插座。插頭、開關(guān)、電纜。在日常生活中，用于制造涼鞋、雨衣、玩具、人造革等。3成型特點(diǎn) 聚氯乙烯在成型溫度下容易分解放出氯化氫。因此必須加入穩(wěn)定劑和潤(rùn)滑劑，并嚴(yán)格操縱溫度及熔料的滯留時(shí)刻；不能用一般的注射成型機(jī)成型聚氯乙烯，因?yàn)榫勐纫蚁┠蜔嵝院蛯?dǎo)熱性不行，用一般的注射機(jī)將料筒內(nèi)的物料溫度加熱到166193時(shí)會(huì)引起分解。應(yīng)采納帶預(yù)塑化裝置的螺桿式注射機(jī)；模具澆注系統(tǒng)應(yīng)粗短，進(jìn)料口截面宜大，模具應(yīng)有冷卻裝置。2524 聚苯乙烯（PS）1差不多特性 聚苯乙烯是僅次于聚氯乙烯和聚乙烯的第三大塑料品種。聚苯乙烯無(wú)色透明

54、、無(wú)毒無(wú)味，落地時(shí)發(fā)出清脆的金屬聲，密度為1.054gcm3。聚苯乙烯的力學(xué)性能與聚合方法、相對(duì)分子質(zhì)量大小。定向度和雜質(zhì)量有關(guān)。相對(duì)分子質(zhì)量越大，機(jī)械強(qiáng)度越高。聚苯乙烯有優(yōu)良的電性能（尤其是高頻絕緣性能）和一定的化學(xué)穩(wěn)定性。能耐堿、硫酸、磷酸、1030的鹽酸、稀醋酸及其他有機(jī)酸，但不耐硝酸及氧化劑的作用。對(duì)水、乙醇、汽油、植物油及各種鹽溶液也有足夠的抗蝕能力。能溶于苯、甲苯、四氯化碳、氯仿。酮類和脂類等。聚苯乙烯的著色性能優(yōu)良，能染成各種鮮艷的色彩。但耐熱性低，熱變形溫度一般在7098，只能在不高的溫度下使用。質(zhì)地硬而脆，有較高的熱膨脹系數(shù)，因此，限制了它在工程上的應(yīng)用。近幾十年來(lái)，進(jìn)展了改

55、性聚苯乙烯和以苯乙烯為基體的共聚物，在一定程度上克服了聚苯乙烯的缺點(diǎn)，又保留了它的優(yōu)點(diǎn)，從而擴(kuò)大了它的用途。2要緊用途 聚苯乙烯在工業(yè)上可作儀表外殼、燈罩、化學(xué)儀器零件、透明模型等。在電氣方面用作良好的絕緣材料、接線盒、電池盒等。在日用品方面廣泛用于包裝材料、各種容器、玩具等。3成型特點(diǎn) 流淌性和成型性優(yōu)良，成品率高，但易出現(xiàn)裂紋，成型塑件的脫模斜度不宜過(guò)小，但頂出要均勻；由于熱膨脹系數(shù)高，塑件中不宜有嵌件，否則會(huì)因兩者的熱膨脹系數(shù)相差太大而導(dǎo)致開裂，塑件壁厚應(yīng)均勻；宜用高料溫、高模溫、低注射壓力成型并延長(zhǎng)注射時(shí)刻，以防止縮孔及變形，降低內(nèi)應(yīng)力，但料溫過(guò)高，容易出現(xiàn)銀絲；因流淌性好，模具設(shè)計(jì)中

56、大多采納點(diǎn)澆口形式。2525 丙烯睛一丁二烯一苯乙烯共聚物（ABS）1差不多特性 ABS是由丙烯睛、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。這三種組分的各自特性，使ABS具有良好的綜合力學(xué)性能。丙烯睛使ABS有良好的耐化學(xué)腐蝕性及表面硬度，丁二烯使ABS堅(jiān)韌，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。ABS無(wú)毒、無(wú)味、呈微黃色，成型的塑料件有較好的光澤。密度為1.021.059gcm3。ABS有極好的抗沖擊強(qiáng)度，且在低溫下也不迅速下降。有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性。耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。水、無(wú)機(jī)鹽、堿、酸類對(duì)ABS幾乎無(wú)阻礙，在酮、醛、酯、氯代烴中會(huì)溶解或形成乳濁液，不溶于大部分醇類及烴

57、類溶劑，但與烴長(zhǎng)期接觸會(huì)軟化溶脹。ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化學(xué)藥品的侵蝕會(huì)引起應(yīng)力開裂。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工。通過(guò)調(diào)色可配成任何顏色。其缺點(diǎn)是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70左右，熱變形溫度約為93左右。耐氣候性差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。 依照ABS中三種組分之間的比例不同，其性能也略有差異，從而適應(yīng)各種不同的應(yīng)用。依照顧用不同可分為超高沖擊型、高沖擊型、中沖擊型、低沖擊型和耐熱型等。2要緊用途 ABS在機(jī)械工業(yè)上用來(lái)制造齒輪、泵葉輪、軸承、把手、管道、電視外殼、儀表殼、儀表盤、水箱外殼、蓄電池槽、冷藏庫(kù)和冰箱襯里等。汽車工業(yè)上用ABS制造汽車擋泥板、扶手、熱

58、空氣調(diào)節(jié)導(dǎo)管、加熱器等，還有用ABS夾層板制小轎車車身。ABS還可用來(lái)制作水表殼、紡織器材、電器零件、文教體育用品、玩具、電子琴及收錄機(jī)殼體、食品包裝容器。農(nóng)藥噴霧器及家具等。3成型特點(diǎn) ABS在升溫時(shí)粘度增高，因此成型壓力較高，塑料上的脫模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理；易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減小澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率阻礙微小。要求塑件精度高時(shí)。模具溫度可操縱在5060，要求塑件光澤和耐熱時(shí)，應(yīng)操縱在6080。2526 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）1差不多特性 聚甲基丙烯酸甲酯俗稱有機(jī)玻璃。是一種透光性塑料，透光率達(dá)9

59、2，優(yōu)于一般硅玻璃。有機(jī)玻璃產(chǎn)品有模塑成型料和型材兩種。模塑成型料中性能較好的是改性有機(jī)玻璃372#、373#塑料。372#有機(jī)玻璃為甲基丙烯酸甲酯與少量苯乙烯的共聚體，其模塑成型性能較好。373#有機(jī)玻璃是372#粉料100份加上丁睛橡膠5份的共混料，有較高的耐沖擊韌性。有機(jī)玻璃密度為1.18gcm3，比一般硅玻璃輕一半。機(jī)械強(qiáng)度為一般硅玻璃的10倍以上。它輕而堅(jiān)韌，容易著色，有較好的電氣絕緣性能?；瘜W(xué)性能穩(wěn)定，能耐一般的化學(xué)腐蝕，但能溶于芳烴、氯代烴等有機(jī)溶劑。在一般條件下尺寸較穩(wěn)定。其最大缺點(diǎn)是表面硬度低，容易被硬物擦傷拉毛。2要緊用途 用于制造要求具有一定透明度和強(qiáng)度的防震、防爆和觀看

60、等方面的零件，如飛機(jī)和汽車的窗玻璃、飛機(jī)罩蓋、油杯、光學(xué)鏡片、透明模型、透明管道、車燈燈罩、油標(biāo)及各種儀器零件，也可用作絕緣材料、廣告銘牌等。3成型特點(diǎn)1）為了防止塑件產(chǎn)生氣泡、混濁、銀絲和發(fā)黃等缺陷，阻礙塑件質(zhì)量，原料在成型前要專門好地干燥。2）為了得到良好的外觀質(zhì)量，防止塑件表面出現(xiàn)流淌痕跡、熔接線痕和氣泡等不良現(xiàn)象，一般采納盡可能低的注射速度。3）模具澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力應(yīng)盡可能小，并應(yīng)制出足夠的脫模斜度。2527 聚酰胺（PA）1差不多特性 聚酰胺通稱尼龍。由二元胺和二元酸通過(guò)縮聚反應(yīng)制取或是以一種丙酰胺的分子通過(guò)自聚而成。尼龍的命名由二元胺與二元酸中的碳原子數(shù)來(lái)決定，如己二胺和葵二酸