塑料成型技术

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1、第10章塑料成型技术材料成形技术基础§10-1塑料的组成、分类及主要成形方法材料成形技术基础塑料是以人工合成树脂为主要成分，添加一定数量的稳定剂、填充剂、增塑剂、润滑剂、着色剂、固化剂等助剂的高分子混合物。10.1.1塑料的组成及结构特点低分子化合物单体经过聚合反应转变成大分子物质，其原子以共价键的方式形成大分子结构，相对分子质量一般不低于104。聚合物所含单元的数量N，称为聚合度，N越大，聚合物的相对分之质量越高。聚合物大分子均为长链状结构，容易弯曲。其链状结构有线性、支链型和体型三种类型，如图示。图10－1大分子链结构的类型按制造方法分：聚合树

2、脂塑料和缩聚树脂塑料两类；按成形性能分：热塑性塑料和热固性塑料两类；按用途分：通用塑料、工程塑料和特殊用途塑料等.10.1.2塑料的分类图10－2常用塑料名称及英文代号随温度升高，聚合物将呈现玻璃态、高弹态、粘流态三种状态。图10－3聚合物的物理状态与温度的关系1－线性非结晶聚合物；2－线形聚合物；3－金属。10.1.3塑料的可加工性及主要成形方法玻璃态是聚合物的使用状态，称为玻璃化温度,为衡量制品使用范围的标致之一，越高，制品对环境温度适应性越强；为粘流温度，是聚合物从高弹态转为粘流态的温度；为熔点，是聚合物的熔融温度；为热分解温度，是聚合物高温下

3、开始分解的温度；()和可用来衡量塑料的注射成形性能，()低时，有利于熔融，生产时好能少；()～温度区间大时，塑料熔体的热稳定性好，可在较宽温度范围内变形和流动。塑料的成型方法有很多，其中主要有：注射（塑）成型、挤出成型、压缩成型、压铸成型、吹塑成型等。据统计，目前注射制品约占所有塑料制品总产量的30%，占工程塑料制品的80%，故注射成形是一种最主要的成型方法。§10-2塑料成形理论基础材料成形技术基础牛顿流动规律：温度一定时，低分子液体流动时的切应力与切应变速率成正比，即：式中，h为剪切粘度(Pa·s)符合上式的流体称为牛顿流体，比例系数h称为牛顿粘

4、度，它是流体本身固有的性质，其数值表征了流体抵抗外力引起流动形变的能力。10.2.1塑料的流变性图10－4层流流速分布模型塑料成形中，大多数塑料熔体都是非牛顿流体，它们中大部分近似服从指数流动规律：式中，K－稠度系数；n－非牛顿系数。指数流动规律也可表示为：称为聚合物熔体的表观粘度。它表征的是非牛顿流体在外力作用下的抗切应变的能力。在聚合物流变学理论中，凡是服从指数流动规律的非牛顿流体统称为粘性流体。根据n的取值范围可将粘性流体分为三类：n<1时，称为假塑性液体，绝大多数聚合物熔体与溶液的流动都接近于假塑性流体；n>1时，称为膨胀性液体；n=1时，且

5、只有切应力达到或超过一定值后才能流动的，称为宾号体。图10－5不同类型流体的流动曲线图10－6不同类型流体的流变曲线粘度是描述塑料熔体流变行为最重要的参数。对于牛顿流体，其粘度h为一个不变常量。对于非牛顿流体，其表观粘度受多种因素影响，具体如下：1）聚合物结构和其他组分的影响聚合物相对分子质量越大，熔体的粘度和非牛顿性越大。相对分子质量分布较宽的聚合物，其粘度对剪切速率的敏感性较大，非牛顿性也较强。2）温度的影响在粘流态，热塑性塑料熔体的粘度随温度升高而呈指数规律降低，但不同熔体粘度对温度的敏感程度不同。3）压力的影响随外部压力增

6、大，熔体受压缩体积减少，分子间作用力增加致使粘度也随之增大。由于塑料熔体的压缩率不同，不同熔体的粘度对压力的敏感性也不同。4）剪切速率的影响塑料熔体的表观粘度随着剪切速率或切应力的增大而减少，不同种类的塑料对剪切速率的敏感性不同。1）聚合物的结晶在一定的外界条件下，聚合物分子在空间作规则性的排列称为结晶。聚合物结晶态与低分子物质结晶有很大区别，主要表现为晶体不整齐、结晶不完全、结晶速度慢、没有明晰的熔点等。其形态常为球晶，用结晶度来表示其程度。一般聚合物的结晶度为10％～60％。10.2.1塑料成形过程的物理和化学变化结晶度的提高可增加聚合物

7、密度、抗拉强度、刚度和热变形温度，但降低了聚合物冲击韧性。由于结晶时形成球晶，致使制品的透明度降低。另外结晶度提高会在制品内产生较高的附加应力而引起制品翘曲。在塑性加工中影响结晶度的因素有：温度及冷却速度、熔融温度与熔融时间和应力。2）聚合物取向聚合物的大分子及其链段或结晶聚合物的微晶粒子在应力作用下形成的有序排列叫做取向。塑料在成形过程中会发生不同类型的取向。一种是流动取向，另一种是拉伸取向。取向会使制品产生明显的各向异性。其不利之处为增加了制品翘曲的可能性；有利之处为制品受力方向与取向方向一致可改善制品质量。同时使结晶提前，使制品密度和

8、强度都相应提高。另外，取向程度的提高会使线收缩率增加，线膨胀系数也随之变化。取向的影响因素有：塑料熔体的加