第3章-塑料成型基础

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1、第3章塑料成型的理论基础塑料成型——将塑料原料（高聚物及其所需助剂）转变为塑料制品的一门工程技术。在成型过程中，塑料将呈现出各种变化，而这些变化与有关。因此，充分认识塑料在各种外在条件下所表现出来的物理化学变化，对合理设计配方、制定工艺以及对成型设备、模具提出技术要求，都是非常重要的。第3章塑料成型基础物理化学高聚物的结构塑料原理成型加工的基础——聚合物在一定条件下的流动和变形。通过加热软化，使聚合物熔融成为黏流态的熔体。——大部分成型采用热加工在溶剂或分散剂的作用下，使聚合物成为能自由流动的溶液或分散体。第

2、3章塑料成型基础第3章塑料成型基础§3.1聚合物的加工性质§3.2聚合物的流变性能§3.3聚合物的流动缺陷§3.4成型过程中的物理和化学变化§3.1聚合物的加工性质1、聚合物的物理（力学）状态：由于高聚物的大分子结构和分子热运动特点，聚合物在不同温度下所表现出来的不同的分子热运动特征及物理（力学）状态。在不同温度条件下，处于三种物理状态：玻璃态高弹态黏流态§3.1聚合物的加工性质1、聚合物的物理（力学）状态：在不同温度条件下，处于三种物理状态：玻璃态——呈刚性，质硬如玻璃，形变可逆不能进行大变形的成型加工，只

3、适合机械加工。高弹态——呈链段运动，既有柔性又有刚性，如室温下的橡胶，形变仍可逆可进行较大变形的成型加工，如压延成型、中空吹塑等。黏流态——呈链间运动，成熔体在压力作用下流动可进行注射、挤出、薄膜吹塑等变形大、形状复杂的成型。§3.1聚合物的加工性质2、聚合物的热力学（形变－温度）曲线：1—线型无定形聚合物；2—线型结晶聚合物（脆化温度）（玻璃化温度）（黏流温度）（熔融温度）（热分解温度）（熔点）Tb——脆化温度塑料使用温度的下限。若温度降到脆化温度，则发脆、易断裂损坏。Td——热分解温度任何塑料，当加热到一

4、定温度时，使降解产生加速时的温度。§3.1聚合物的加工性质Tg——玻璃化温度多数塑料使用温度的上限，是高聚物重要的特征性温度之一。无定型（或非结晶型）高聚物由玻璃态向高弹态（或相反）的转变温度，半结晶型高聚物的无定型相由玻璃态向高弹态（或相反）的转变温度。§3.1聚合物的加工性质Tf——非结晶型塑料粘流温度无定型高聚物从高弹态转变为熔融态时的温度。从分子运动观点看，Tm或Tf是高聚物分子链整链能够运动，相互滑移的温度。超过Tm或Tf，塑料成为流体，Tm或Tf是塑料成型加工的温度下限。§3.1聚合物的加工性质T

5、m——结晶型塑料熔融温度结晶型高聚物由晶态转变为熔融态（或相反）的温度。由于绝大多数结晶型塑料都是半结晶型的，因此塑料的熔融温度并不是一个尖锐的转折点，而是一个小范围的熔程。※对于结晶型塑料，熔融温度是比玻璃化温度更有实际意义，更加重要的温度。§3.1聚合物的加工性质※玻璃化温度是无定型塑料产品的最高使用温度。超过这一温度时，塑料就基本上丧失了力学性能，许多其它性能也会急剧下降。※许多结晶型塑料，虽然玻璃化温度很低，但由于结晶，材料的强度和刚度大大提高，从而使这些材料在远高于玻璃化温度下仍具有良好的力学性能，

6、这些塑料的实际工作温度远高于玻璃化温度。§3.1聚合物的加工性质图聚合物的温度、力学状态与成型加工的关系玻璃态：塑料处于玻璃化温度以下，高聚物处于玻璃态（结晶型高聚物为结晶态），是坚硬的固体，是大多数塑件的使用状态。是多数塑料使用温度的上限。则是塑料使用温度的下限。※此时，力学性能较好，形变值很小，弹性模量较大。它受外力作用有一定的变形能力，但变形值小且可逆，即外力消失后，其变形也随之消失。※处于玻璃态的高聚物只能进行一些车、铣、削、刨等小变形量的机械加工。这一聚集态也是高聚物的使用态。§3.1聚合物的加工性

7、质玻璃化温度脆化温度高弹态：塑料处于玻璃化温度和黏流态温度之间，处于既非固体又非粘性液体的橡胶态弹性体。高弹态的高聚物是橡胶状态的弹性体。※此时，其变形能力显著增大，但变形仍具可逆性。热膨胀变大，产生的形变可恢复，外力去除后，高弹形变会随时间逐渐减小，直至为零。※高弹态下，可进行真空、压延、弯曲、中空、冲压、锻压等成型。进行成型加工时，应充分考虑到它的可逆性（如何应对？）。对结晶型高聚物，可在玻璃化温度至熔点的温度区间内进行薄膜吹塑和纤维拉伸。§3.1聚合物的加工性质变形后的制品迅速冷却至玻璃化温度以下是确保

8、制品形状及尺寸稳定的关键。§3.1聚合物的加工性质黏流态：当塑料受热温度超过黏流温度（或熔点）以上时，由于分子链的整体运动，塑料开始有明显的流动，塑料开始进入黏流态变成黏流液体，通常我们也称之为熔体。※塑料在这种状态下的变形不具可逆性质，一经成型和冷却后，其形状永远保持下来。※在这种状态下可进行注射、吹塑、挤出、纺丝、贴合等成型加工。※室温下，呈现黏流态的聚合物，即为有机粘合剂。§3.1聚合物的加工