塑料成型理论

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1、塑料成型理论内容简介塑料的粘弹性塑料的基本力学模型粘弹性模型塑料的流变性牛顿型流体非牛顿型流体影响粘度的因素塑料加工过程中的物理和化学变化聚合物的结晶聚合物的取向聚合物的降解聚合物的交联塑料的基本力学模型塑料加工过程一般要经历玻璃态、高弹态和粘流态玻璃态与刚性材料类似，力与应变满足胡克定律高弹态既表现出固体性质（弹性），又表现出流体的性质（粘性）描述塑料在高弹态下的粘弹性基本力学模型如图所示a)弹性模型b)粘性模型c)Maxwell模型d)Voigt-Kelvin模型塑料的基本力学模型弹性模型符合胡克定律的弹性固体可以用一个理想弹簧表示粘性模型符合牛顿定律的牛顿性流体可用盛有粘性牛顿流体

2、的粘壶来表示麦克斯威尔模型由一个理想弹簧和一个粘壶串联而成沃伊特-开尔文模型由弹簧和粘壶串联而成粘弹性模型粘弹性模型是将麦克斯韦威尔模型与沃伊特-开尔文模型串联起来分析的模型粘弹性模型粘弹性模型上述粘弹性模型可用以下属性表达式描述:低温时，粘度很高，材料表现为切边模量为理想的弹性体高温时，粘度很低，材料处于粘流态，总变形表现为粘度流动材料的弹性形变基于Maxwell模型的粘性流动基于Voigt-Kelvin模型的延迟弹性基于Maxwell模型的粘性流动塑料的流变性研究物质形变与流动的科学称为流变学聚合物的流变行为十分复杂，粘性流动不仅具有弹性效应，而且伴随有热效应。目前关于聚合物流变行为

3、的解释仍有很多是定性的或者是经验性的，聚合物流变学依然是一门半经验的物理科学有关流变学的概念对塑料材料的选择、成形工艺条件确定、模具和成形设备的设计以及提高塑料制品的质量都有着很重要的指导作用牛顿型流体牛顿在研究低分子流体时发现切应力与剪切速率之间存在着如下关系液层单位表面上所施加的切应力与液层间的速度梯度成正比，此即著名的牛顿粘性定律。μ为比例常数，称为牛顿粘度凡符合上式的流体称为牛顿型流体非牛顿型流体非牛顿型流体包括粘性流体、粘弹性流体和时间依赖性流体粘性流体的特点是在受力流动时，其剪切速率只依赖于切应力的大小，而与切应力的作用时间无关粘性流体又分为宾哈流体、膨胀性流体和假塑性流体不

4、同类型流体的流动曲线不同类型流体粘度与剪切速率的关系影响粘度的因素粘度是描述塑料熔体流变行为最重要的量度影响粘度的因素温度压力剪切速率聚合物结构非牛顿型流体的特点宾哈流体只有当切应力增加到某一临界值时才开始流动，切应力与剪切速率呈线性关系膨胀性流体的特点是高速作用下，流体体积产生膨胀。粘度随剪切速率的增加而升高（称为切力增稠现象）假塑性流体的粘度与剪切速率曲线偏离牛顿型流体曲线向下弯曲，粘度随剪切速率的增大而降低（称为切力变稀现象）称为非牛顿型流体的表观粘度，对于假塑性流体，随着的提高按指数规律降低温度的影响热塑性塑料熔体的粘度随温度升高而呈指数规律降低不同熔体的粘度对温度的敏感程度并不

5、相同压力的影响在压力作用下，塑料熔体因受到压缩而体积减小，分子间作用力的增加致使粘度也随之增大由于塑料熔体的压缩率不同，故不同熔体的粘度对压力的敏感性也不相同例如：当压力从13.8MPa升高到17.3MPa时，高密度聚乙烯HDPE和聚丙烯PP的粘度要增加4~7倍，而聚苯乙烯PS的粘度甚至于可增加100倍1－PMMA2－PP3－LDPE4－PA665－POM剪切速率的影响塑料熔体的一个显著特征是具有非牛顿性，其表观粘度随剪切速率或切应力的增大而减小不同种类的塑料对剪切速率的敏感性有差别曲线越陡，说明什么情况？剪切速率如何选择？曲率变化大的区域还是变化小的区域？1－PE，220℃2－PE，2

6、87℃3－CA，220℃聚合物结构因素影响粘度随聚合物相对分子质量的增加而增加加入添加剂、填料等，一般会使熔体的粘度增大各种因素对塑料熔体粘度的影响1－温度2－压力3－相对分子质量4－填充剂5－增塑剂或溶剂塑料加工过程的物理和化学变化在塑料加工过程中，聚合物会发生一些物理和化学变化聚合物在一定条件下结晶或改变结晶度在外力作用下产生分子取向发生降解或交联反应物理和化学变化，不仅引起聚合物性质发生改变，而且对加工过程也有影响了解聚合物在加工过程产生结晶、取向、降解和交联的特点以及加工条件对它们的影响，设法控制这些物理和化学变化，对塑料加工和应用有着很大的实际意义塑料的结晶热塑性塑料按其冷凝时

7、无出现结晶现象可划分为结晶型塑料与非结晶型（又称无定形）塑料两大类所谓结晶现象即塑料由熔融状态到冷凝状态时，分子由独立移动，完全处于无序状态，变成分子停止自由运动，按略微固定的位置，并有一个使分子排列成为正规模型的倾向的一种现象聚合物结晶速度慢、结晶不完全、晶体不整齐，通常用结晶度来表示，由于聚合物达到完全结晶所需时间太长，有的需要几年甚至于几十年的时间。因此通常将结晶度达到50%的时间的倒数作为评定各种聚合物结晶速度的标准结晶度对