《材料成型》PPT课件

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1、第二章塑料成型的理论基础成型过程中的物理化学变化设计原料配方，设计成型工艺和选择设备2.1概述高聚物的聚集态玻璃态、高弹态、粘流态。第二章塑料成型的理论基础图2-1塑料的形变与温度的关系Tb——脆化温度Tg——玻璃化温度Tm——结晶型塑料熔融温度Tf——非结晶型塑料黏流温度Td——热分解温度第二章塑料成型的理论基础2.2聚合物的流变行为当高聚物熔体和溶液（简称流体）在受外力作用时，既表现粘性流动，又表现出弹性形变，因此称为高聚物流体的流变性或流变行为.2.2聚合物的流变行为2.2聚合物的流变行为液体的流动和变形受到的应力有剪切、拉伸和压缩三种应力。三种应力中，剪切应力对塑料的成型最为

2、重要。拉伸力也比较重要。流体在平直管内受剪切应力而引发的流动形式有层流和湍流两种，聚合物流体由于粘度较大属于层流。2.2.2剪切粘度和非牛顿流体2.2聚合物的流变行为层流的概念：流体的质点沿着平行于流道轴线的方向相对运动，与管壁等距离的液层以同一速度向前移动，所有质点流向均相互平行。紊流概念：流体的质点除向前运动外，还在主流道的横向上做不规则的任意运动，质点呈紊乱状态。区分层流和紊流雷诺数2.2聚合物的流变行为⑴牛顿型流体：流动行为遵从牛顿流动规律的流体。描述层流的最简单的规律是牛顿流动规律⑴牛顿型流体符合下式的流体称为牛顿型流体：其中τ—为剪切应力γ—为剪切速率，η—为比例常数，称

3、为剪切粘度系数或牛顿粘度2.2聚合物的流变行为指数流动规律和表观粘度n—流动行为指数，反应偏离牛顿流体的程度n=1—牛顿流体n＜1—假塑性流体n,值越小则流体的非牛顿性越强。N>1—膨胀性流体K—流体稠度，k值越高，流体粘度越大。2.2聚合物的流变行为凡流动行为不遵从牛顿定律的，称为非牛顿流体2.2聚合物的流变行为宾哈流体流动类型流动规律符合的流体备注牛顿流体(η为常数)PC和PVDC接近低分子多为此类宾汉流体(τy和η为常数)凝胶糊、良溶剂的浓溶液在剪切力增大到一定值后才能流动。假塑性流体n<1大多数聚合物熔体、溶液、糊剪切增加，粘度下降。原因为分子“解缠”膨胀性流体n>1高固体含

4、量的糊剪切增加，粘度升高。聚合物流体总结2.2聚合物的流变行为2.2.3拉伸粘度如果引起聚合物熔体的流动不是剪切应力而是拉伸应力时，仿照式（2—2）即有拉伸粘度：。剪切流动与拉伸流动的区别为，前者是流体中一个平面在另一个平面的滑动，而后者是一个平面两个质点间距离的拉长从成型工艺出发，欲获得理想的粘度，主要取决于对温度和压力。1.温度对剪切粘度的影响提高其温度不超过分解温度，粘度可下降。但是,将温度调节，对有的塑料效果颇佳，有的则差。2.2聚合物的流变行为2.2.4温度和压力对粘度的影响注意表观粘度对温度的敏感性！！1.压力对剪切粘度的影响提高压力对塑料粘度起增大作用。粘度对压力的敏感

5、性也因塑料品种而异。成型制品时，应注意模具温度状况和浇注系统结构同样对塑料熔体充模流动粘度发生重要影响，要真正实现合理的粘度，还必须包括这部分的设计要合理。2.2高聚物的流变性质2.2聚合物的流变行为2.2聚合物的流变行为2.2.5弹性聚合物流体在流动过程中，不仅有剪切流动，而且存在拉伸流动。由于流动中的拉伸力，使聚合物分子产生弹性变形，这种弹性变形不能很快恢复，有一定的滞后时间。弹性形变恢复时会产生以下弹性行为。挤出塑料时的出模膨胀高分子粘流过程中伴随着可逆的高弹形变，这是高分子熔体区别于低分子液体的重要特征之一。1、在圆形截面流道中流动2、在狭缝流道中的流动2.2聚合物的流变行为

6、2.2.6聚合物在模内的流动2.3聚合物在模内的流动2.2.7流动缺陷2.2聚合物的流变行为2.端末效应：聚合物熔体在成型时往往要通过大小不同的浇口和浇道，当熔体经过流道截面变化部位时，界面的影响将会弹性膨胀或收敛运动。1.管壁上的滑移2.3聚合物在模内的流动挤出胀大现象胀大比die2.2聚合物的流变行为入口效应、离模膨胀UnstableflowABC1保证制品的成型质量，在必要时避免或减小入口效应。2在确定注射压力时，在考虑所有流道（包括浇口）总长引起的压力损耗的同时，还要考虑入口效应引起的压力损失在工程实践中考虑入口效应的目的有两个：Unstableflow现象波浪鲨鱼皮竹节螺旋

7、不规则破碎ABC解释高弹湍流：高切变速率下，当高弹形变的储能超过克服粘滞阻力的流动能量时产生的不稳定流动熔体在管壁的滑移（B处）熔体流经管道死角（A、C处）…2.3聚合物在模内的流动3失稳流动和熔体破裂2.2高聚物的流变行为鲨鱼皮形波浪形竹节形螺旋形不规则破裂2.3聚合物在模内的流动2.2高聚物的流变行为2.3聚合物的加热与冷却热源：外热：电阻丝（经济、简单、方便、温度波动较大）；微波（适合较厚发泡成型）；红外线；热油（温度控制精确，设备复杂，成本高）；热