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文档介绍:塑料成型理论基础


本章重点:
1.了解高分子聚合物的流变学性质
2. 聚合物熔体的模内流动行为
3.聚合物熔体成型过程中的物理变化
4.聚合物熔体成型过程中的化学变化

一、聚合物的流变学性质
流变学:研究物质﹙高分子聚合物﹚变形和流动的科学.
﹙聚合物流变学﹚

主要研究内容:
聚合物在外力作用下, 其应力、应变、应变速率等
力学性能与自身粘度之间的关系, 以及影响这些参数的外界
因素. ﹙如:聚合物的分子结构、相对分子量的大小及分布、
温度和压力.﹚

目的:
应用流变学理论,正确选择和确定合理的工艺条件,
以指导成型模具的结构设计.

﹙一﹚牛顿流动规律
1.层流和湍流﹙紊流﹚
流体管内流动,表现为层流和湍流﹙紊流﹚ .

其决定因素: 雷诺系数﹙Reynolds﹚
管径
流体速度
流体密度
流体剪切粘度
临界雷诺系数Rec:流体由层流转变为湍流﹙影响因素:管道形状与流体流速﹚
一般光滑金属圆管,其Rec=2000~2300

Re: 正比与流速v,反比与粘度y
故:流速越小,粘度越大, Re越小,越不容易出现湍流.
塑料成型流动时,起粘度很高,流速很第,其Re约为10左右,远小于临界雷诺系数Rec,
故一般为层流状态.

2.牛顿流体与非牛顿流体
﹙1﹚牛顿流体:
大多数低分子流体流动时,其切应力与剪切速率成线性关系,即:
切应力 剪切粘度﹙常数﹚ 剪切速率
﹙2﹚非牛顿流体:﹙大多数高分子聚合物﹚

聚合物粘度﹙非常数﹚ 剪切速率
其切应力与剪切速率成非线性关系:指数关系

﹙二﹚.剪切稀化效应
定义:绝大多数聚合物成型时,都处于P10图2.5的中等剪切速度区域,
即:非牛顿区.此时,变形和流动所受到的粘滞阻力﹙即:剪切粘度随剪切
速率﹚呈指数规律减小.这种现象称剪切稀化效应.
应用:
实际注塑成型时,必须选择合适的成型温度、注射压力、注射速度、及模具
结构,以保证聚合物熔体不会因为粘度过大而影响流动成型,或因为粘度过小
而影响成型制品的质量.

﹙三﹚热塑性聚合物与热固性聚合物的成型原理:
1.热塑性聚合物

成型过程中主要为物理变化,即加热,使线性大分子结构的物料达到粘流态后流动充填,再冷却固化.
成型过程中只发生局部降解或很小的交联化学反应,尤其不会使黏度发生不可逆转的变化,故可以反复加热、冷却定型或回收.

2.热固性聚合物
成型过程中除发生物理变化外,还伴随交联化学反应.
即:加热使大分子的预聚物熔融后,在压力的作用下变形流动,充入模具型腔,发生交联化学反应后,固化成模具型腔的形状.
因此:
①热固性塑料是在模具型腔中经过发生交联化学反应后,固化成型腔的.
生产中模具型腔的温度必须高于料筒温度.
②热固性聚合物一经交联化学反应,其分子由线性转变为体形结构,即使
再加热,大分子也不会发生解缠或滑移,所以粘度变得无限大,从而
永远失去变形的能力.

二.聚合物熔体的流动行为
聚合物熔体的变形和流动具有粘弹性,其中弹性行为对成型质量有较大的影响.

主要表现为:端末效应和失稳流动
1.端末效应
定义:熔体在经过截面大小不同的流道和浇口时,因为流道截面面积的变化,而产生弹性收敛或膨胀运动,这种现象称为端末效应.

危害: 导致制品变形、尺寸不稳定、内应力产生等.

表现: P30
①入口效应: 产生较大的压力降,引起压力损失.
②离模膨胀效应:弹性回复引起失稳流动,从而使制品表面粗糙,无光泽.

2.失稳流动和熔体破裂
定义: 当流速较高时,熔体粘度降低,大分子链会在极大的剪切速率作用下被拉直接,表现出弹性,导致流动无法保持层流,熔体进入一种弹性紊流的状态,这种现象称为失稳流动.

表现:熔体在失稳流动下成型时,制品表面质量会变差.
如:产生喷射纹、表面无光泽、粗糙, 严重时使熔体产生碎片或破裂.

影响因素:
①分子结构: 相对分子量越大,相对分子量分布越窄,越容易产生.
②压力和温度:压力合适,温度不宜过高.
③流道结构:由大截面向小截面过渡时,应采用渐变结构.P33图2-26

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上传人:文库新人 2021/9/15 文件大小:654 KB

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