二次成型原理.pptx

二次成型原理 什么是二次成型 在一定条件下 将高分子材料一次成型 例如板 片 棒 管 所得的型材通过再次成型加工 以获得制品的最终型样的技术 为什么需要二次成型 二次成型是相对于一次成型而言的 有些高分子材料制品由于技术上和经济上的原因 不能够或不适于经过一次成型即取得制品的最终形状 因而需要以一次成型技术的产物为对象 经过再次成型来获得最终制品 二次成型与一次成型有哪些区别 橡胶和热固性塑料不适于二次成型 在高分子材料中 橡胶和热固性塑料经一次成型以后 发生了交联反应 其分子结构变成网状或体型结构 遇热不再熔融 也不溶于溶剂 如果加热温度过高 只能炭化 二次成型仅适用于热塑性塑料 热塑性塑料在一定温度下可以软化 熔融流动 冷却后获得一定的形状 再加热又可再软化乃至熔融流动 聚合物的物理状态 聚合物在不同的温度下分别表现为在一定相对分子质量范围内 温度和相对分子质量对非晶型和部分结晶型聚合物物理状态转变的关系如图所示 玻璃态 结晶态 高弹态 粘流态 二次成型区间 具有粘弹性 聚合物的粘弹性形变 加工过程线性聚合物的总形变 可以看成由三个部分的形变组成 普弹形变 E 推迟弹性形变 H和粘性形变 V 式中 为作用的外力 t外力作用的时间 E为模量 为聚合物粘度 在Tg Tf范围 以较大外力和较长时间作用下 可逆形变部分转变为不可逆形变 塑性形变 温度在Tf以下时 由于温度低 聚合物形变中的弹性成分增大 粘性成分减小 但是从公式看到 在增大外力或延长外力的作用时间 都可以使粘性形变增加 此时可逆形变转变成不可逆形变 这种形变称为塑性形变 实质上高弹态条件下大分子的强制性流动 增大外力等于降低了聚合物的流动温度Tf 迫使大分子间产生解缠和滑移 塑性形变和粘性形变 相似的性质 不可逆 都是大分子链的流动不同的性质 所处的温度不同 大分子链的表现不同 塑性形变在一定温度下形变可以回复 二次加工的原理 对于玻璃化温度Tg比室温高得多的无定形聚合物 其二次成型加工是在Tg以上 粘流温度Tf以下 受热软化 并受外力 作用而产生形变 在二次加工过程中聚合物的形变省去了普弹形变和粘性形变 得 T Tg 形变保持 推迟高弹形变是大分子链段形变和位移的贡献 具有可逆性 当在时间t1时除去外力 时 经过一定时间高弹形变回复 二次成型加工原理 对于Tg比室温高得多的非晶聚合物 1 在Tg Tf之间加热 然后使之变形而成型为一定的形状 形变完成后置于近室温冷却定型 对部分结晶聚合物 在接近熔点处加热成型 成型后主要依靠结晶定型 二次成型的条件 成型温度 二次成型的温度以聚合物能产生形变且伸长率最大的温度为宜 消耗功最大处 此时温度升高 向高弹态过渡 由于链段开始运动 而体系的粘度很大 因此链段运动受到的摩擦阻力比较大 高弹形变显著落后于应力变化 内耗也大 一般无定形热塑性塑料最宜成型温度比其Tg略高 如硬聚氯乙烯 Tg 83 的最宜成型温度为92 94 聚甲基丙烯酸甲酯 Tg 105 成型温度为118 定型温度 定型温度下降 可恢复形变减少 残余形变 有效形变 增加 所以定型温度低于Tg最好 相同的定型温度下 成型温度越高 得到的残余形变量越大 制品的尺寸稳定性越好 但制品的伸长率在此时有一最大值 当成型温度过大 伸长率会出现不稳定现象 会在高温低速作用下 因为受热变软 分解等 导致制品出现龟裂等现象 升高成型温度 弹性形变成分减少 如图所示 在85 以下对塑料加热 收缩很小 塑料所获得的残余形变几乎为l00 在塑料的Tg以上加热使塑料收缩时 随收缩温度的提高 制品的形变值增大 残余形变减小 制品在相同的收缩温度下 成型温度高比成型温度低 具有更高的残余形变 因此 在较高温度下成型 可获得形状稳定性较好的制品 且具有较强的抵抗热弹性回复的能力 成型速度 指完成一定形变所需时间或在一定时间内所完成的形变量 它与成型