热塑性塑料注射成型收缩率研究进展.pdf

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1、毛明忠，等：热塑性塑料注射成型收缩率研究进展93热塑性塑料注射成型收缩率研究进展毛明忠盛仲夷谢松桂周雪琴(杭州鸿雁电器有限公司，杭州310023)摘要介绍了塑料的收缩机理，从塑料种类、改性方法、模具结构、工艺条件等4个方面较为全面地分析了影响塑料成型收缩率的因素，最后总结了预测塑料成型收缩率的实验方法和计算机辅助工程方法。关键词热塑性塑料收缩率机理影响因素预测目前，在注塑模具的设计与制造中，对收缩率取值问题流动方向取向，同时大分子有恢复卷曲的趋势，因而在取向的处理比较简单。模具设计者拿到注塑制品的图纸后，往往方向上发生收缩。在塑料供应商所提供的

2、收缩率波动范围内选取中间值，或者1．4负收缩选取图纸上所给的收缩率数值，然后对所有的尺寸按照选定塑料有一定的可压缩性，在高压下，会因比容积减小而的收缩率值一律进行放大，得到模具的成型尺寸。这就意味收缩。同时塑料还具有弹性恢复作用，当塑料制品从注射模着无论塑料制品是什么形状、模具有几个浇口及浇口的位置中脱出后，塑料制品体积因弹性恢复作用而使收缩减小。在哪里，无论采取怎样的工艺条件，塑料制品上各点的收缩2影响塑料成型收缩率的因素率都相同-4]。由于一般塑料制品的允许公差都较大，因2．1塑料种类此，对此类模具的成功率没有影响。但对于大型塑料注射模无定

3、形聚合物如聚苯乙烯(Ps)、(丙烯腈／丁二烯／苯乙和精密塑料注射模来说，塑料的收缩波动成为影响尺寸精度烯)共聚物(ABS)、聚碳酸酯(PC)等的大分子链处于无序状的主要因素，若模具设计人员选取的制品收缩率与实际情况态，如图1所示。在半结晶型聚合物中，晶区与非晶区互相有较大偏差，那么即使模具的公差规定得非常严格，模具的穿插，同时存在，晶区中分子链互相平行排列形成规整的结尺寸加工极其精确，由这副模具所成型的塑料制品也很难合构，如图2所示，晶区的存在增加了聚合物的收缩率。结格j。合理选用和控制塑料成型收缩率，不但可以缩短模晶型聚合物包括聚丙烯(PP)

4、、尼龙(PA)、聚甲醛(POM)等。具制造周期和减少模具制造成本，而且对制得精良的塑料件也有重要意义。影响塑料成型收缩率的因素很多，主要有塑料特性、注塑工艺条件和模具结构三个方面。事实上，由于模具结构的复杂性，使得塑料制品各处的成型收缩率都不相同。为了较准确地预测成型收缩率，必须考虑模具成型结构对塑料制品收缩率的影响，而模具成型结构是千变万化的，无法只依靠图1无定形聚合物结构模型对几种模具成型结构的实验数据拟合出各种模具成型结构与塑料制品各处收缩率之间的定量关系。利用计算机对注射成型过程进行数学模拟的研究日益增多，成为聚合物加工科学中发展很快的

5、前沿研究领域。笔者介绍了近年来在塑料收缩机理、塑料成型收缩率的影响因素和注射成型收缩率的预测等方面的研究现状。1塑料的收缩机理”1．1热收缩图2半结晶型聚合物结构模型高温塑料熔体在注射模内冷却成型时，塑料遵循热胀冷2．2塑料改性方法缩的物理规律，因此产生的收缩称为热收缩。碳酸钙、滑石粉、云母粉、玻璃纤维(GF)等填料或增强1．2结晶收缩材料一方面本身的收缩率小，从材料构成上降低了PP结晶型塑料熔体在注射成型的冷却过程中会产生结晶。的收缩性；另一方面在成型时能限制PP的收缩，特别是PP结晶将使聚合物大分子之间由完全无序状态变为互相平行在GF纵向的

6、收缩受到较大限制，使材料在平行于纤维方向排列的规整结构，因此塑料件的体积将会产生收缩。的收缩率小于垂直于纤维方向的收缩率。1．3取向收缩塑料熔体在一定压力和速度下注入模腔时，大分子会沿收稿日期：2010—07—0294工程塑料应用2010年，第38卷，第9期A．J．Pontes等研究了GF对PP流动方向和垂直流动分子取向结构的松弛程度增加，收缩增加；熔体温度高，熔体方向成型收缩率的影响。结果表明，GF的加人增加了材料带人模腔的热量多，结晶型材料停留在高结晶速率温度范围的各向异性，当GF的体积分数为25％时，流动方向的成型内的时间长，结晶较为充分

7、，结晶度提高，收缩增加。另一方收缩率从纯PP的1．3％减小到0．2％，而垂直于流动方向的面，熔体温度升高则熔体粘度减小，传递到模腔内的压力提成型收缩率变化不大。高，熔体密度增加；同时浇口处熔体温度的提高延长了浇口赵文聘等在PP中添加(乙烯／辛烯)共聚物(POE)、冻结所需要的时问，有利于补料，从而降低收缩“-12,2526。(乙烯／丙烯／二烯)共聚物(EPDM)等热塑性弹性体，降低了由上述分析可知，熔体温度对于成型收缩率的影响取决于热PP的结晶度，进而减小了材料的成型收缩率。收缩、结晶收缩、取向收缩和保压补缩的相互关系，如果前面s．Shiger

8、u等研究了多种有机颜料对PP和高密度聚三种收缩的影响比较大，塑料件最终表现出的收缩率将随着乙烯(HDPE)成型收缩率的影响。结果表明，结晶温度越熔体的