注塑工艺设计-第二章材料

1、第二章 注塑材料注塑材料的组成 , 基本性能对于材料成型工艺的影响甚大 .不同的 材料由于结构不同 , 其合理的成型范围 , 关注的侧重面也不同 . 因此, 这部分知识对于从事材料注塑成型的技术人员而言至关重要 , 尤其对 于了解材料材料知识甚少的机械类专业人士而言更是如此 .第一节 高分子的结构组成高分子的形成从基本的化学知识可以知道 , 碳原子和氢原子在特定条件下排列 成一定结构的链状结构 ,形成呈现一定特性的分子 , 如甲烷、乙烷、丙 烷等; 而这些质量稍大一点的分子还可进一步反映生成质量更多的分 子结构, 如乙烯和丙烯等 .因此可以认为 ,高分子(聚合体)是由下面 的一些中间物生成的：

2、(1) . 甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等(2) . 这些基体首先必须转化为：亚甲基、乙烯和丙烯这些中间物称之为基体或单体 , 他们在经过成为聚合反应的过程 , 形成分子量更为巨大的分子 .如果超过 500 个这样的单体聚合，结果 就会形成高分子 , 或者聚合物。由一种单体聚合形成的聚合物称之为均聚物 ,如聚乙烯 (PE), 聚丙 烯(PP)等，也有由两种或者以上的单体经过聚合而形成的高分子，如ABS树脂就是由丙烯氰，丁二烯和苯乙烯组成的三元共聚物这就是高分子形成的简单过程，也是高分子名称的由来.组成高分 子的单体不同，排列的链状结构不同，形成的材料也不相同，因而也呈 现出不同的物理和化学性能

3、.重要知识点：高分子的形成分子形态乙烷乙烯聚乙烯分子链分子数量高分子的重量高分子是超过500或者更多的单体形成的分子链，所有的分子不 可能包括相同数量的单体，但是，可以通过控制聚合过程，来控制分 子链的结构和长度。聚合物可以通过平均的分子重量来区分， 这就产 生了特定微粒的分子重量分布。大多数的单体是气体，短分子链的小分子是液体，大分子链的聚 合物就是固体。因此，甲烷、乙烷、丙烷等分子是气体，而乙烯和丙 烯则是液体，聚乙烯和聚丙烯就是固体了 .分子量越大，材料的强度和刚度越大，但是大分子材料的黏度也 大。因此大分子熔体填充时需要的压力就高，分子量越大，材料越难 以成型，超大分子材料是不能通过注

4、塑过程成型的。大分子材料的黏度一般很高，为了降低黏度，必须提高材料的加 工温度，但是这会引起高分子材料的降解。因此，在加工高分子材料时，考虑到材料的热稳定性，一般规定了加工温度和材料的熔化时间因此,高分子材料在注塑机的塑化单元中停留时间有一定限制，如果超过这个滞留时间，材料就可能发生降解。许多高分子材料由于长期暴露在氧气和紫外线照射下发生降解， 防止发生降解就得提高分子重量。这意味着，在碳原子链中，少量的 分子链带着较少的大单体。大而长的分子很难移动。大的分子即使降 解，产生的中等程度的分子也具有可以接受的材料特性， 在这一点上 比小分子要强。重要的知识点：分子的形态和重量表1分子的形态和重量

5、气体小分子液体大分子固体高分子乙烷乙烯聚乙烯丙烷丙烯聚丙烯高分子的分类高分子可以划分为热固性材料，弹性体(人造橡胶)和热塑性材料 三大类,下面分别介绍(1).热固性材料热固性材料是链状结构有交叉的聚合物，其最终的分子结构是在 热和压力的作用下通过化学反应形成的。一旦这种反应完成，热固性材料就不能通过热和压力的进一步作用而改变。也就是说，这种材料的使用都是一次性的.常见的热固性材料有 : 聚酯 (UP) 和环氧树脂 (EP) 等 . 热固性材料一般不能通过注塑成型过程来成型 , 但它可以通过常 温下的化学反应来成型 .(2). 弹性体(人造橡胶) 弹性体是链状结构有一定程度交联的高分子。这种材料

6、在应力的 作用下很容易变形，并且在应力去处后，很快恢复原来的形状。(3) . 热塑性材料 热塑性材料由不互相交织在一起的长链分子组成。其特性是当温 度超过其软化温度时， 可以通过注射来成型， 而当冷却到其凝固点以 下时，可以成型出需要的形状来。 这个过程理论上可以无限制地重复， 但是事实上，受到材料老化等稳定性的影响。这意味着，在经过几次 加工后，材料的原始特性因为产生的应力而变化。注塑成型常用的材料如聚乙烯 (PE), PP, 聚丙烯 (PS), ABS, 尼龙 (PA)等都是热塑性材料。本书介绍的高分子材料以注塑成型工业用到的热塑性材料为主 , 在本书的以后章节中 , 不加区分地统称为塑料

7、 .常用塑料都有一个名称和材料代号 . 名称基本上是根据材料的单 体而命名的 , 符合则是英文名称的缩写 .重要的知识点 :(1) . 热固性塑料和热塑性塑料的形态比较(2) .常用材料的名称和代号表格2常用材料的名称和代号序号材料代号俗名性质1PE聚乙烯结晶性2PP聚丙烯结晶性3PA尼龙(聚酰胺)结晶性4POM聚甲醛结晶性5PC聚碳酸酯非结晶性6PS聚苯乙烯非结晶性7ABS非结晶性8PVC聚氯乙烯非结晶性9PMMA聚甲基丙烯酸甲酯非结晶性结晶型性塑料和非结晶型塑料聚合物中相邻分子链的几何排列顺序，结构形式不同，因此也呈现 出不同的特性。一般来说，有以下三种不同的分子排列顺序分子随机缠绕和交织

8、的聚合物。这种材料由于分子链的排列没有 呈现随机分布的规律 , 没有明显的方向性 , 因此材料在各个方向上表 现出的力学特性是相同的 ,即他们是各向同性的 . 这类高分子称之为 无定形聚合物 ,.聚苯乙烯（PS、丙烯酸、聚苯氧基树脂（聚苯醚树脂，PPO、聚 碳酸酯（PC等是典型的无定形聚合物。无定形的热塑性材料一般是非结晶型塑料 . 非结晶型材料的透明 度要好.相反, 结晶性材料具有很规则的格子状的分子排列方式， 在聚合物 分子的每个截面上的特定点处， 重复出现特定的结构。 然而没有任何 一种聚合物是完全晶体的。高度晶体化的分子有 HDPE， PP， Acetal ， 热固性高分子，尼龙等。结

9、晶型材料的透明度很差 . 成型的透明塑料制品在光线下有发污 的感觉 .还有一种定向型聚合物 , 他们一般呈现很强的各项异性， 即在不同 的方向上具有明显不同的性质。非结晶性材料具有很宽的软化范围，形态类似于橡胶；结晶性材 料则类似于冰块，加热后会熔化，温度范围相对较窄。下图 a， b 分 别为无定形材料和结晶性材料刚度随着温度的变化曲线。 重要的知识点 :（3）. 结晶和非结晶性材料的形态比较 （ 一）图2结晶性材料的形态图1非结晶性材料的形态(4) .结晶和非结晶性材料的形态比较(二)图5结晶型材料中类似于冰块的晶体状结构图5非结晶型材料类橡胶结构(5) .结晶和非结晶性材料随温度的变化特性

10、T I r F E R h T F： E图6结晶性材料随温度高的变化曲线(6) .结晶和非结晶性材料随温度的变化形态固态软化态熔体图7非结晶性材料的随温度的变化形态固态软化态熔体图8 结晶性材料随温度的变化形态(7) .常用材料的结晶或非结晶性质 见高分子的分类一节.聚合物的混合为了获得一定特性的塑料，常常通过特定的工艺方法将不同的材料按照一定的比例进行混合，形成具有某种需要的特性的材料，这就是聚合物的混合.混合的过程既有物理的也有化学的根据混合成分和组分的不同，高分子混合物可以分为 3大类：高 分子-增塑剂混合物、高分子-填充剂混合物和高分子-高分子混合物。 第一类是增塑高聚物，例如添加增塑

11、剂的软质 PVC第二类主要是增 强高聚物，例如碳酸钙增强 PP,波纤增强ABS等；第三类，通称为 共混高聚物，例如PP-PE合成材料。重要的知识点：(1) .添加剂的作用增强材料的稳定性，包括抗氧化性能，热稳定性能等；增加材料的 阻燃性能；颜色以及改善材料流动的添加剂等(2) .纤维增强型材料添加了碳纤维，玻璃纤维和金属基等材料，以改善或者提高材料的 刚度，抗冲击性能.但是,材料在改善刚度或者抗冲击强度的同时，或许会降低其他方 面的机械性能.(3) .典型的增强型材料和性能一些典型的增强型材料的性能见下表.在实际使用中，材料的性能 参数一般都由材料供应商提供.表格3 一些典型的增强性材料和性能

12、序号材料性能1PVC / Acrylic坚韧并且阻燃和抵抗化学腐蚀2PVC / ABS良好的抗冲击和阻燃特性，并且容易加工3PC / ABS坚硬并且具有很高的热扭曲温度和抗冲击强 度4ABS/ Polysulpha ne比常规PU便宜5PPO / HIPS改进的加工性能并且成本降低6SAN / Olefi n良好的抗风化能力7Nylone / Elastomer改善抗冲击强度第二节高分子材料的流变学咼分子材料的有关性能高分子同其他材料一样，都有强度，刚度,抗冲击性能等机械性能， 这些性能随着材料的成分组分不同而不同，它关系到材料的使用场 合,使用要求等.这些数据一般由材料供应商提供，设计过程中

13、，工程 技术人员只需要根据实际情况选用即可.注塑过程是在一定的温度和压力下，将固态的塑料颗粒转变为熔 融态的流体，在一定的压力和速度下完成充填而成型的.在整个过程中,材料呈现出许多特定的变化.了解塑料在一定温度和压力下的现 象和行为，对于掌握注塑流动的规律，设计注塑工艺过程，解决注塑过 程中出现的工艺问题很重要.有许多现象和参数表述材料的成型性能，但是与注塑成型过程关 系密切的重要概念包括：粘度,MFI,压力-体积-温度特性（pvT）,剪切 变薄效应,热传导性，材料的收缩以及材料的最大收缩特性.流變學（Rheology）是研究材料受力後的變形（對固體而言）及流動 ( 對流體而言 ) 行為。也就

14、是定量出材料受外力後的響應情形。 在高分 子加工中， 可以狹義地定義作黏度的量測及定量。 一般而言在工業應 用上往往利用螺旋狀模具流動 (spiral mold flow) 及融膠指數 (melt index ，MI) 來定義塑料流動難易性，但這僅是粗略的資料，無法確實 說明塑料流動現象隨加工條件的變化情形。因此在進行設計與分析 時，吾人須進一步對塑料的黏度加以定量。黏度 (viscosity) 是流體 流動阻力的度量。黏度越高，流動阻力越大，流動越困難。對一般热 塑性塑料，黏度是塑料成分、溫度、壓力及剪切率的函數。就溫度效 應而言，热塑性塑料的黏度一般隨溫度升高而有降低的情形。就剪切率 (s

15、hear rate) 的效應而言，剪切率越高，代表加工變形 速率越大， 由於高分子鏈被排向的結果， 使大部份的塑料具有黏度隨 剪切率升高而下降的切變致稀性 (shear-thinning) 。黏度量測可選擇 使用 毛 細 管流 變儀 (Capillary viscometer) 、 平 行板 流 變 儀 (parallel-plate viscometer) 以及錐板式流變儀 (cone-and-plate viscometer) 進行。下面分别介绍这些概念和性能 . 重要的知识点 : 聚合物熔体的性能 聚合物熔体的粘度 , 压力- 体积- 温度特性和剪切变薄效应是注塑 成型中最重要的性能 .

16、剪切前已述及 ,塑料成型是在一定的温度下和压力下 , 通过一定的速度 将熔融的流体压入型腔，进行成型的工艺.熔体如果能够发生流动，则 在流入和流出的一段必然存在压力差，具体体现就是流体的内部表面 上存在着力的作用.设想熔体可以划分为均匀的薄层，塑料熔体在模具型腔中的流动 行为可以用下面的图形形象说明.图9塑料熔体的剪切当力平行地作用在材料的表面上时，层与层之间存在的内应力或 者摩擦力就会阻止表层的相对运动（内应力 二力/表面积），这就是剪 切应力的概念.剪切应力越大，说明层之间存在的阻力越大，为了使得 层之间产生相对滑动，就必须施加越大的作用力在力的作用下，如果一层材料r以速度V进行移动，那么

17、速度梯 度定义为V / r.粘度粘度是高分子材料最重要的基本概念之一.从直观的概念上讲，粘 度就是塑料熔体的粘稠程度.在一定的温度和压力下，熔体的年度越 大，表明这种材料在这个状态下月粘稠，因此流动起来越加困难；相反, 如果熔体的你粘度越小，则表明这种材料在这个状态下越稀，因此流动起来越是容易根据上面剪切的定义，粘度还可以理解为：熔体试图流动时，在熔 体层之间或者熔体内部遇到的阻力大小。如同相互作用的固体表面存 在有摩擦力一样，熔体内部层与层之间的流动也受到摩擦力的影响。 当熔体内部的层之间存在相互运动的趋势时， 存在于熔体的内部阻力 称之为黏度。粘度越高，意味着流体越是粘稠，流动阻力也越大。

18、粘度是对于流体性能的一个度量，因此对于塑料成型过程而言这 一概念只适应于高分子成为熔融的流体状态以后.(1).粘度的数学描述考虑流过一根管道向前流动的液体。当在管子的两头存在压力差 时，液体就会流动。位于管子中心的流体会比其他各层的流动速度快。 这是因为层与层之间的摩擦力作用。因此在管子的壁部和中心之间存 在一个速度梯度。距离管子中心相同距离的流体速度是恒定的，这样图10层流的说明的流动称之为层流；如果层是混杂的，就得到纹流或者称为湍流。从数学的角度讲，如果各点的切线总是沿着流动的方向，并且不相交,则这种流动就是层流.不满足上述条件的，就是紊流.层之间的摩擦力正比例于速度梯度和摩擦力作用的面积

19、的乘积这一点对于液体和固体没有差别摩擦力F=x A x速度梯度=x A x dV/dr粘度系数或粘度,A -面积.若定义单位面积上作用的应 力为 F. A,则上式也可以表示为dVddrdt式中，为剪切速率，定义为剪切应变对于时间的微分.这个定律称之为牛顿粘性定律.稍加变换后，上式可以写为,单位为-N2m Pa smm. s对于不同的流体，粘度值是不同的.这个值与分子的结构和流体 的温度有关.(2).牛顿型流体和非牛顿流体如果流体的粘度不随剪切速率的变化而变化，这种流体称之为 牛顿流体；如果粘度 依赖于材料的剪切速率 ，则这样的流体称之为 非牛顿流体.以 对 作材料的流动曲线，可以明显地看到牛顿

20、流体和非牛顿流图11聚合物熔体的lg lg 曲线体的差别.从lg lg曲线可以看出，对于牛顿流体而言，粘度不随剪切速率 的变化而变化；非牛顿流体的粘度随着剪切速率的变化而变化但是,非牛顿流体也具有两个牛顿流动区，那就是在剪切速率很大以及剪切 速率很小的区域.而在lg lg的曲线上,牛顿液体的剪切应力和剪切应变为线性关 系，而非牛顿流体的剪切应力和剪切应变呈现非线性关系，如图示.真正属于牛顿流体的气体，低分子化合物的液体或溶液.多数聚合物熔体表现为非牛顿流体的特性(3).非牛顿流体的数学描述描述非牛顿流体一般都是用经验公式，具有使用价值的一般是迷率函数.nT K dV K (n 1)drK n都

21、为常数。K称之为流体的稠度，K值越高，稠度越大，n为 流体行为指数，是判断流体与牛顿型流体差别程度的参数.n距离整数1越远,表明该流体的非牛顿性质越强将上式变换成为dvdrdvdr(n 1)dvdr(n 1)a就是非牛顿流体的粘度.如果a为常量，则上式就成为牛顿流 体的表达式，此时a成为牛顿流体的绝对粘度.(4).聚合物熔体的剪切变稀非牛顿流体也有多种，聚合物在熔融状态下表现出来的特性在图13聚合物熔体的剪切变稀坐标中，呈现的是一条线上升而后下降的曲线，并且不存在又屈 服应力，这就是聚合物熔体剪切变稀的流动特性该点表明，剪切速率 的增加要比剪切应力的增加来得快与之相对应的是剪切变厚的现象.但是

22、常见的聚合物熔体都呈现 的是剪切变稀，也就是随着剪切速率的增加，熔体的粘度要降低，粘度 降低有助于塑料熔体的在模具型腔中的流动和填充在注塑过程中，聚合物要通过料桶加热，然后经过注塑机的喷嘴， 进入模具的主流道，流道以及模具的浇口，最后进入型腔.熔体经过各 个部分的剪切速率和粘度关系如图所示.影响粘度的几个因素影响粘度的因素有熔体温度，压力,剪切速率以及分子质量等，下 面分别叙述.（1）.温度的影响前面的分析已经知道，聚合物的粘度是剪切速率的函数，但是，聚 合物的粘度同时也受到温度的影响.所以,只有剪切速率恒定时，研究 温度对粘度的影响才有实际意义.研究表明，随着温度的升高，聚合物熔体的年度呈指

23、数函数方式下 降这是因为，温度升高，必然使得分子之间，分子链之间的运动加快， 从而使得聚合物分子链之间的缠绕降低 ，分子之间的距离增大，从而 导致粘度降低.但是不同的聚合物粘度对于温度的敏感程度不同。聚甲醛（ POM 对温度的变化最不敏感，其次是聚乙烯（PE,其次是聚丙烯（PP, 聚苯乙烯（PS）,最敏感的要数乙酸纤维素（CA。表4 些材料粘度受温度的影响序号材料对温度的敏感度1.CA最高2.PS较高3.PP高4.PE一般5.POM差在实用中，对于温度敏感性好的熔体，可以考虑在成型过程中提高 材料的成型温度来改善材料的流动性能，但是对于敏感性差的材料， 提咼温度对于改善流动性能并不明显，所以一

24、般不米用提咼温度的办 法来改进其流动特性.还有,提高温度必须受到一定条件的限制，就是 成型温度必须在材料允许的成型温度范围之内，否则,材料就发生降解了.压力的影响聚合物熔体内部的分子之间，分子链之间是有微小的空间的，因此 聚合物是可以压缩的.注射过程中，聚合物（塑料）受到的外部压力 最大可以达到150Mpa在此压力作用下，大分子间的距离减小，链段活 动范围减小，熔体的体积缩小，分子之间的作用力增加，致使熔体的粘 度增大.但是对于不同的塑料，在同样的压力下，粘度的增大程度并不相 同。聚苯乙烯（PS对于压力的敏感程度最高，即增加压力时，粘度 增加的很快。高密度聚乙烯（PE与低密度聚乙烯相比，压力对

25、粘度 的影响较小，聚丙烯（PP受压力的影响相当于中等程度的聚乙烯。增加压力引起粘度增加这一事实表明，单纯通过增加压力去提高 聚合物熔体的流量是不恰当的.过大的压力不仅不能明显地改善流体 的填充,而且由于粘度的增加，填充性能有时还会有下降的可能.此外, 压力过高,还会出现制品变型等注塑缺陷，并造成功率的过渡消耗.结合温度对于粘度的影响可以发现，在聚合物的正常加工参数范 围之内，增加压力对聚合物熔体粘度的影响和降低材料粘度的影响效 果相似.例如对于很多聚合物，当压力增加到lOOMpa时,其粘度的变 化相当于降低温度3050摄氏度的作用.几种材料粘度对于压力的敏感程度如表所示。表格5压力对聚合物熔体

26、粘度的影响序号名称熔体温度压力变化范围粘度增大倍数1.PS19601342.PS180141003.PE1490144.HPDE145.LPDE146.MPDE147.PP14.剪切速率的影响随着剪切速率的加大，塑料的粘度一般要降低。一些材料在高剪 切速率 下的粘度甚至比低的剪切速率下的粘度低几个数量级。在很低剪切速率下，聚合物熔体具有很低的粘度，在通常可以达到的剪切 速率范围内，在双对数坐标中的粘度几乎是随着剪切速率的增加而呈 直线下降.这一点可以从图9中的II段反映出来.在剪切速率很低或 者很高的情况下，熔体近似表现为牛顿流体，粘度不随着剪切速率的 变化而变化.对于不同的塑料，在温度和压力

27、一定前提下，粘度的降低程度并 不相同。或者说，尽管大多数塑料熔体的粘度是随着剪切速率的增加 而下降的，但是不同的塑料对剪切速率（剪切应力）的敏感程度是不 一样的。几种常用塑料耐粘度对于剪切速率的敏感性如表所示。表格6聚合物熔体粘度对剪切速率的敏感度序号材料敏感度1.ABS（最敏感）最敏感2.PC3.PMMA4.PVC5.PA6.PP7.PS8.LDPE这一点在实用中给们的启示是：在一定的剪切速率范围内，提高 剪切速率会显著降低聚合物的粘度，改善其流动性能尽管如此，宁可 选择熔体粘度对剪切速率不太敏感的范围进行工艺调整，因为这时剪 切速率的波动，不会造成塑料制品商量上的缺陷（4）.聚合物结构的影

28、响对于聚合物，在给定温度下，随着平均分子量的增大，材料的粘 度增大。这一点可以理解为，分子量越大，分子之间的缠绕也越严重， 材料的刚性也越大，密度也大，于是粘度也高.聚合物的分子量越小，粘度对于剪切速率的依赖程度越小；分子 量越大，粘度对于剪切速率的依赖程度越大。 重要的知识点：(1) .粘度熔体的流动性能可以用粘度来衡量.在同样的温度和压力下，如果 熔体的粘度越大，说明该种材料的流动性能越差.一般来说，聚合物的 分子量越大，这种材料的粘度越高.(2) .如何改进材料的流动性能除材料本身的影响外，熔体的温度，压力和剪切速率对于粘度的影 响很大.而剪切速率又取决于熔融体的推进速度以及流过几何体的

29、截 面尺寸和形状.可以通过提高熔体温度和增加熔体剪切速率的办法来 改进熔体的流动性能.不同熔体对于温度和剪切速率的敏感程度不同 在实用上述方式改进其流动性能时，要注意不要超过材料容许的加工 温度和许可的剪切速率范围.(3) .常用材料改进流动性能的方式表格7常用材料改进流动性能的方式序号材料代号俗名改进方式1PE聚乙烯提高螺杆速度2PP聚丙烯提高螺杆速度3PA尼龙(聚酰胺)提高温度4POM聚甲醛提高螺杆速度5PC聚碳酸酯提高温度6PS聚苯乙烯非结晶性7ABS提高温度8PVC聚氯乙烯提高温度9PMMA聚甲基丙烯酸甲酯提高温度第三节高分子材料的热力学高分子材料的热力学大部份的高分子加工仅涉及物理变

30、化，因此高分子材料的物理性质是我们感兴趣的。主要的物理性质包括了机械性质、热学性质、电 学性质、光学性质和老化性质。这里仅介绍与注射加工过程密切相关 的热力学性质，其它材料性质内容可以参阅相关书籍.材料的热学性质主要指材料热物理特性(ThermophysicalProperties),具体包括体积特性(volumetric Properties),热卡特 性(Calorimetric Properties) 以及转变温度特性(Transition Temperature).体积特性(1) . 比容(Specific Volume) 及密度(De nsity)比容是密度的倒数。在加工过程中由于相

31、变化的结果，如塑料由固态经加热熔融为液态，经加工后又冷却为固态成品。塑料的比容或 密度随其相状态(固态或液态)有所不同，亦会随温度及压力而改变。一般而言，液态的塑料由于高分子链活动较自由， 所占据之自由盘积 (free volume)较大，因此具有较大比容(较小密度);而固态的塑料由 于分子链聚集较为紧密，因此具有较小比容(较大密度)。液固态问之 比容(密度)差异是塑料加工后产生收缩(shrinhkage)的原因之一。对于结晶性(crystalline)塑料，如HDPE比容或密度在熔点附近会发生跳跃式变化，变化较大；而非晶性或不定形(amorphous)塑料，如 PS,比容或密度变化则是渐进的

32、。密度与塑料微观的聚集态结构有关， 一般而言结晶性塑料因结构较为紧密，密度要较不定形者高，如图所示。(2) . PVT关系(PVT Relatio nship)由于塑料的比容或密度是相状态、温度、压力等的函数，一般而 言可利用状态方程式(state equation)或PVT方程式加以定量化。一 但模式参数由实验取得，代入此类半经验方程式中即可求得塑料在某 一温度压力下的比容或密度值。塑料的PVT变化情形可利用PVT量测 仪量测，并由数据求适取得 PVT模式参数。热卡特性(1). 比热(Specific Heat)或热容量(Heat Capacity)比热或热容量定义作：欲将单位塑料温度提高一

33、度所需的热量， 是塑料温度容易改变与否的度量。比热越高，塑料温度越不容易变化，反之亦然。比热可利用利用热差扫描热卡计(Differe ntialSea nningCalorimeterQSC)量测热流与温度变化情形加以取得。(2) . 热传导系数(Thermal Conductivity ,TC)热传导系数是塑料热传导(thermal conduction)特性的度量。热传导系数越高，热传导效果越佳，塑料于加工过程中温度倾向均匀， 较不会因热量局部堆积而有热点(hot spot)产生。热传导系数及比热 攸关塑料之热传、冷却性质，亦影响到冷却时问长短。热传导系数可 利用PVT量测系统取得不同温度

34、下塑料热传导系数值。由于塑料较低 的热传导系数，在设计时应考虑散热问题。绝缘浇道(in sulationrunner)的设计即为利用塑料较低的热传导系数保持浇道始终维持于 熔融状态。(3) . 熔化及结晶热(Heat of Fusion and Heat of Crystallization)熔化热与结晶热均属于相转移热(heat of phase tran sitio n)。熔化热代表将单位塑料由固态熔化为液态所需热量 ；结晶热则拮结晶 性塑料在结晶过程中所释放的释放热量。熔化热及结晶热数值可由图16塑料类型与热焓的关系DSC量测而得。熔化热是用来打散熔化塑料分子结构的能量。由于结 晶性塑料

35、的分子结构较为紧密结实， 打断晶体结构所需跨越的能量障 壁 (energy barrier) 明显，因此熔化热较为明显。对于无定形非晶性 塑料而言则无显著的熔化热数据。结晶性及非晶性塑料的能量 ( 焓 ,enthalpy) 随温度变化关系，如图所示。转变温度(1). 玻璃化转变温度 (Glass Transition Temperature ，Tg)玻璃转移温度是指塑料微观高分子链开始具有大链节 (segment) 运动的温度。 若应用温度低于玻璃转移温度， 分子链节运动大部分被 冻结 (frozen) ，塑料呈现刚性硬脆( brittle )之玻璃态( glassy state )；若应用温

36、度高于玻璃转移温度，分子链节可自由运动，塑件 呈现柔软绕曲因此玻璃转移温度为塑料发生玻璃态 - 橡胶态相转移的 温度。此温度与产品设计与运用温度范围有莫大关系。 一般而言固体 塑件的应用温度范围取在玻璃转移温度以下 ; 若对塑料绕曲柔软性有 所需求，如橡胶，则应用温度取在玻璃以上。(2). 熔点 (Melting Temperature,Tm) 熔点指塑料由固态熔融成液态的温度。对于结晶性塑料而言，有 一明显熔 点存在;对于非晶性或不定形塑料，熔融发生在一温度范 围内，仅有熔化温度区域而无明显熔点存在。 一般塑料加工温度范围 约于熔点附近为之。塑料之熔点及玻璃转移温度均可由 Dsc 量测取 得。对于大部分塑料，玻璃转移温度跟熔点之间存在以下关系 :一般添加增塑剂的塑料之 Tm较未添加者低；共