塑料成型基础理论与特性

第二章塑料成型基础塑料成型工艺及模具设计第2章塑料成型基础本章基本内容塑料成型基础理论注射工艺过程及主要成型工艺参数塑料的成型特性第2章塑料成型基础学习目的与要求掌握高聚物的三种物理、力学状态及其应用。掌握塑料成型基本理论、注射工艺过程及主要成型工艺参数。充分了解塑料的成型特性，使塑料成型工艺性与模具结构相匹配。第2章塑料成型基础本章重点对塑料的特征温度的理解牛顿型流体与非牛顿型流体的区别注射工艺过程对成型工艺条件的选择和控制第2章塑料成型基础本章难点对塑料的特征温度的理解，以及如何使用这些温度。对成型工艺条件的选择和控制。第2章塑料成型基础2.1塑料成型基础理论2.2注射工艺过程及主要成型工艺参数2.3塑料的成型特性

2.4思考题2.1塑料成型基础理论2.1.1高聚物的三种物理、力学状态及其应用2.1.2成型加工中塑料受到的应力和应变2.1.3塑料熔体的流变性能2.1.4对塑料粘度的调节2.1.5分子定向2.1.6热固性塑料流变学2.1.1高聚物的三种物理、力学状态及其应用

塑料的物理状态：玻璃态、高弹态和粘流态塑料的物理状态与它本身的温度有关。如图2-1所示。A塑料呈现刚性固体状，为玻璃态。C高聚物呈现柔软的弹性状，称高弹态。E继续升高温度，分子热运动能量进一步增大，至能解开分子链间的缠结而发生整个大分子的滑移，在外力作用下便发生粘性流动，称粘流态。Tb称为脆化温度，是高聚物保持高分子力学特性的最低温度。Td称为分解温度，在温度高于Td后，高分子主链发生断裂，这现象称为降解。图2-2是结晶型高聚物的温度—形变曲线。2.1.2成型加工中塑料受到的应力和应变只有在受到外力作用而产生应变时，塑料才会流动和变形。应力有三种类型：

剪切应力、拉伸应力、压缩应力，因而对应产生三种应变（在应力作用下产生的形状与尺寸变化叫做应变）：

剪切应变、拉伸应变和压缩应变。剪切应力对塑料的成型最为重要。如图2-32.1.3塑料熔体的流变性能研究物质形变与流动的科学称为流变学

⑴牛顿型流体

⑵非牛顿型流体2.1.3塑塑料熔熔体的的流变变性能⑴牛顿顿型流流体符合下下式的的流体体称为为牛顿顿型流流体：：τ=ηη（dv/dr））=η(dr/dv)=ηηﻵ以切应应力ττ对剪剪切速速率ﻵ或者以以粘度度η对剪切切速率率ﻵ作用所所得到到的曲曲线称称为流体的的流动动（或或流变变）曲曲线，它是是确定定塑料料成型型加工工工艺艺条件件的重重要依依据。。图2-4牛顿型型流体体的的的流动动曲线线特点点：图2-5、图2-62.1.3塑塑料熔熔体的的流变变性能能⑵非牛牛顿型型流体体非牛顿顿型流流体包包括粘粘性流流体、、粘弹弹性流流体和和时间间依赖赖性流流体。。粘性流流体又又分为为宾哈哈流体体、膨膨胀性性流体体和假假塑性性流体体.实实际中中，几几乎绝绝大多多数聚聚合物物熔体体和熔熔液的的流动动行为为都接接近于于假塑塑性流流体。。见图图２-７７2.1.3塑塑料熔熔体的的流变变性能能用于描描述假假塑性性流体体定律律的是是一幂幂律函函数方方程：：τ=ηηaﻵ（ηηa=Kﻵn-1）n—流流动行行为指指数，，对牛牛顿流流体n=1,假假塑性性流体体n＜＜1,n值值越越小则则流体体的非非牛顿顿性越越强。。K—流流体稠稠度，，k值值越高高，流流体粘粘度越越大。。如图2-８８2.1.4对对塑料料粘度度的调调节从成型型工艺艺出发发，欲欲获得得理想想的粘粘度，，主要要取决决于对对温度度、剪剪切速速率及及压力力。。1.温温度提高其其温度度不超超过分分解温温度，，粘度度可下下降。。但是,将温温度调调节，，对有有的塑塑料效效果颇颇佳，，有的的则差差。如如图2-92.剪剪切速速率绝大多多数塑塑料熔熔体属属于塑塑性流流体，，具有有表现现粘度度随剪剪切速速率或或切应应力的的增大大而减减小的的流变变性能能。与与温度度一样样，各各种假假塑性性塑料料的粘粘度对对其所所受剪剪切速速率发发生改改变的的敏感感性亦亦不一一致。。如图图2-10、2-112.1.4对对塑塑料料粘粘度度的的调调节节3.压力力提高高压压力力（（注注射射压压力力和和挤挤压压压压力力））对对塑塑料料粘粘度度起起增增大大作作用用。。粘粘度度对对压压力力的的敏敏感感性性也也因因塑塑料料品品种种而而异异。。成成型型制制品品时时，，应应注注意意模模具具温温度度状状况况和和浇浇注注系系统统结结构构同同样样对对塑塑料料熔熔体体充充模模流流动动粘粘度度发发生生重重要要影影响响，，要要真真正正实实现现合合理理的的粘粘度度，，还还必必须须包包括括这这部部分分的的设设计计要要合合理理。。2.1.5分分子子定定向向1.分分子子取取向向机机理理塑料料中中的的聚聚合合物物大大分分子子、、细细而而长长的的纤纤维维状状填填料料分分子子在在成成型型过过程程中中由由于于受受到到应应力力作作用用而而产产生生分分子子整整齐齐、、平平行行排排列列的的现现象象，，这这种种现现象象称称之之为为分子子取取向向。如如图图2-122.1.5分分子子定定向向2.分分子子定定向向作作用用有定定向向分分子子存存在在将将对对制制品品的的力力学学性性能能、、收收缩缩与与变变形形产产生生重重要要影影响响。2.1.5分分子子定定向向3.影影响响分分子子定定向向的的因因素素定向向方方向向在流流动动取取向向下下，，分分子子方方向向沿沿着着料料流流方方向向平平行行排排列列。。料料流流方方向向又又取取决决于于料料流流进进入入型型腔腔的的位位置置即即浇浇口口位位置置，，故故在在型型腔腔一一定定时时影影响响分分子子定定向向方方向向的的因因素素是是浇浇口口位位置置。。定向向程程度度分子子定定向向程程度度与与塑塑料料的的类类别别和和塑塑料料制制品品的的壁壁厚厚大大小小有有关关。。此此外外，，分分子子定定向向程程度度还还与与注注射射工工艺艺条条件件及及模模具具的的浇浇口口设设计计关关系系密密切切，，现现将将其其各各项项影影响响及及相相互互关关系系归归纳纳列列于于表表2——2中。。2.1.6热热固固性性塑塑料料流流变变学学热固固性性塑塑料料的流流变变性性与与热热塑塑性性塑塑料料的的有有着着本本质质差差异异，，因因其其粘粘度度是是随随分分子子的的交交联联反反应应而而发发生生变变化化，，在在成成型型热热固固性性塑塑料料制制品品过过程程中中的的粘粘度度变变化化是是不不可可逆逆转转的的，，因因此此在在制制订订成成型型工工艺艺条条件件和和模模具具设设计计时时要要十十分分重重视视对对温温度度的的合合理理选选择择和和控控制制。。图图2-13热固固性性塑塑料料制品品分分子子定定向向现现象象是是无无法法消消除除的的。。为为此此，，在在设设计计模模具具对对应应该该考考虑虑这这样样一一个个问问题题：：浇浇口口的的位位置置和和形形状状能能左左右右塑塑料料的的流流动动方方向向和和定定向向程程度度，，应应使使塑塑料料在在模模内内流流动动所所产产生生的的分分子子取取向向方方向向与与制制品品在在使使用用中中的的受受力力方方向向保保持持一一致致。2.2注注射工艺过过程及主要成成型工艺参数数2.2.1注注塑工艺过过程2.2.2主主要成型工工艺参数2.2.1注注塑工艺艺过程（1）.注射射前的准备（2）注射成成型过程（3）制品的的后处理图2-142.2.2主主要成型工工艺参数（1）.温度度：料筒温度、、喷嘴温度、、模具温度、、脱模温度（2）.压力力：塑化压力、、注射压力力、保压压压力、模腔腔压力（3）.时间间：注射时间、、保压时间间、冷却时时间模塑周期：它由注射时时间、保压时时间、冷却时时间和辅助时时间四部分组组成。图2-15表示了它们的的关系。2.3塑料的的成型特性2.3.1流流动性2.3.2收收缩性、收收缩率、比容容和压缩2.3.3结结晶性、相相容性、热敏敏性、固化和和熔体破裂2.3.4熔熔结痕、内内应力、制品品的后处理2.3.1流流动性1、合理选选择流动性遇到成型形状状复杂、壁薄薄或尺寸较大大的制品时，，产品设计者者应考虑在满满足制品使用用性能的前提提下，优先选选择流动性好好的塑料来成成型。２、流动性性等级测定流动性的的方法用标准准测试模具（（仪器），，测定值越高高，表明流动动性越好。人人们习惯引用用与塑料流动动性相关的塑塑料溢料间隙隙（溢边值））概念。所谓谓溢料间隙是指熔体塑料料在成型高压压下不得流过过的最大间隙隙值。2.3.2收收缩性、收收缩率、比容容和压缩率１、收缩性性和收缩率造成收缩的因因素及各种收收缩现象如：：(1).热胀胀冷缩(2).塑料品种(3).成型工工艺｛收缩缩率受工艺条条件（压力、、温度、时间间）的影响很很大)｝｝(4).模具结构构(5).塑塑件结构注:由于收缩率与与塑件结构有有关,所以设设计模具时，，需根据模塑塑收缩率来计计算型腔的尺尺寸。２、比容和压压缩率比容是单位重量的的松散塑料所所占有的体积积。压缩率是松散塑料的的体积与同重重量塑料的体体积之比。用用它们可计算算出每模塑料料需要的注射射量（cm3）或模具加加料腔的容积积尺寸。注射射量是决定设设备的主要条条件。2.3.3结结晶性、挥挥发物含量、、相容性、热敏性、固化化和熔体破裂裂１、结晶性结晶性即指聚聚合物分子能能做空间规则则排列生成结结晶的能力。。聚合物的结结晶性与它们们的结晶度能能力大小有关关。２、挥发物物含量塑料中的挥发发物包括水、、氯、空气、、甲醛等低分分子物质３、相容性