塑料成型的理论基础1

《塑料成型的理论基础1》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二章塑料成型的理论基础聚合物的流变行为聚合物的加热和冷却聚合物的结晶成型过程中取向作用聚合物的降解热固性聚合物的交联作用第一节聚合物的流变行为流：常用来描述液体的流动。古希腊和古中国哲人已有“万物皆流”的思想萌芽。变：常用来描述固体形变。流变：研究流动和变形规律的科学，“流”和“变”是两个紧密结合的概念，万物皆流，万物皆变。1928年美国物理化学家Bingham正式命名“流变学（rheology）”的概念，取自古希腊哲学家Heraclitus所说的，意即万物皆流。他次年创办了至今都十分著名的流变学报。聚合物

2、流变学：主要包括结构流变学（流变特性和链结构、聚集态结构之间的关系）和加工流变学（加工工艺与流动性质之间的关系、流动性能与聚合物分子结构和组成之间的关系）。1.1基本定义流体的定义：大多数成型过程中都要求聚合物处于粘流状态(塑化状态)，因为在这种状态下聚合物不仅易于流动，而且易于变形，这给它的输送和成型都带来极大的方便。为使塑料在成型过程中易于流动和变形，并不限定用粘流态的聚合物(聚合物熔体)，采用聚合物的溶液或分散体(悬浮液)等也是可以的，熔体和分散体都属于流体的范畴。熔体应力的分类：液体的流动和变形受到的

3、应力有剪切、拉伸和压缩三种应力。三种应力中，剪切和拉伸应力对塑料的成型最为重要。但在很多成型方法中，往往是多种应力的耦合作用。熔体流动的形式：流体在平直管内受剪切应力而引发的流动形式有层流和湍流两种，流动的形式和雷诺数有关（公式见下），聚合物流体在成型的时由于粘度较大、速率小，属于层流。描述层流的最简单定律是牛顿流动定律：当有剪切应力τ（N/m2或Pa）于定温下作用在两个相距为dr的流体平行层面并以相对速率dv运动，则剪切应力和剪切速率之间呈线性关系：τ=(ηdv)/dr=ηγRe<2100~2300时均为层

4、流Re＝2300~4000时为过渡流Re>4000时为湍流剪切下的形变不同类型的流体1.2流动模式假塑性流体：这种流体的流动曲线也不是直线，与牛顿流体不同的是它的表观粘度会随剪切应力的增加而下降。常规聚合物熔体都属于这一类型。假塑性流体之所以有这样的流动行为，多数的解释是：剪切作用使分子链解缠。膨胀性流体：这种流体的流动曲线也不是直线，与假塑性流体不同的是它的表观粘度会随剪切应力的增加而上升。属于这一类型的流体大多数是固体含量高的悬浮液，处于较高剪切速率下的聚氯乙烯糊塑料的流动行为就很接近这种流体。膨胀性流体

5、之所以有这样的流动行为，多数的解释是：当悬浮液处于静态时，体系中由固体粒子构成的空隙最小，其中流体只能勉强充满这些空间。当施加于这一体系的剪切应力不大时，也就是剪切速率较小时，流体就可以在移动的固体粒子间充当润滑剂，因此，表观粘度不高。但当剪切速率逐渐增高时，固体粒子的紧密堆砌就次第被破坏，整个体系就显得有些膨胀。此时流体不再能充满所有的空隙，润滑作用因而受到限制，表观粘度就随着剪切速率的增长而增大。流动类型流动规律符合的流体备注牛顿流体(η为常数)PC和PVDC接近低分子多为此类宾汉流体(τy和η为常数)凝

6、胶糊、良溶剂的浓溶液在剪切力增大到一定值后才能流动。假塑性流体n<1，K为稠度系数大多数聚合物熔体、溶液、糊剪切增加，粘度下降。原因为分子“解缠”膨胀性流体n>1高固体含量的糊剪切增加，粘度升高。管壁滑移:在剪切作用下，聚合物熔体在管壁处的速率不为零。滑移程度不仅与聚合物的化学结构有关，而且与是否采用润滑剂和管壁的性质有关；末端效应（挤出胀大）：熔体从口模出来后其直径大于口模直径，或称离模膨胀，是分子链的弹性回复造成的。聚合物分子在流动中受到拉伸力的作用，弹性变形受到粘性阻滞，出口模后才能恢复，对制品的外观、

7、尺寸，对产量和质量都有影响。增加管子或口模平直部分的长度（即增加口模的长径比），适当降低成型时的压力和提高成型温度，采用强制定型装置，并对挤出物加以适当速度的牵引或拉伸等，均有利于减小或消除弹性变形带来的影响。“鲨鱼皮”：由于口模对聚合物表面产生周期性张力或口模对聚合物发生时粘时滑作用而在挤出物表面产生的有一定的间距细微棱脊状结构；实验结果表明：①这种症状不依赖于口模的进口角或直径，而且只能在挤出物的线速度达到临界值时才出现；②这种症状在聚合物相对分子质量低、相对分子质量分布宽，挤出温度高和挤出速率低时不容易

8、出现；③提高El模末端的温度有利于减少这种症状，但与口模的光滑程度和模具的材料关系不大。1.3流动带来的缺陷熔体破裂：即塑料的挤出或注射成列中常看到这样一种现象，在较低的剪切速率范围内，挤出物的表而光滑，形状均匀．但当剪切速率过大超过一定极限值时，从模口出来的挤以物，其表面变得粗糙、失去光泽、粗细不匀和弯曲，这种现象被称为“鲨鱼皮症”。此时如再增大剪切速率，挤出物会成为波浪形、竹节形或周期件螺旋形，