第三章 塑料成型的理论基础

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1、第三章塑料成型的理论基础上篇塑料成型工艺学总第一节概述第二节聚合物的流变行为第三节聚合物的加热与冷却第四节聚合物的结晶第五节成型过程中的定向作用第六节聚合物的降解第七节热固性塑料的交联作用上篇塑料成型工艺学第三章塑料成型的理论基础总第一节概述一、塑料成型的目的将塑料转变为具有使用价值并能保持原有性能、甚至超过原有性能的材料和制品。二、本章内容塑料在成型过程中表现的一些共同的基本物理和化学行为——聚合物的流变、传热、结晶、定向和化学反应等现象。上篇塑料成型工艺学第三章塑料成型的理论基础章本节完第二

2、节聚合物的流变行为一、连续性、动量和能量方程二、剪切粘度和非牛顿流动三、拉伸粘度四、温度和压力对粘度的影响五、弹性六、流体在简单截面管道中的流动七、流动的缺陷上篇塑料成型工艺学第三章塑料成型的理论基础章第二节聚合物的流变行为一、连续性、动量和能量方程1、理论思想将运动着的熔体划分成无数的体积单元，每个体积单元在运动的过程中遵循质量守恒、动量守恒、能量守恒定律。2、连续方程上篇塑料成型工艺学第三章塑料成型的理论基础节2、动量增加速率方程上篇塑料成型工艺学第三章塑料成型的理论基础节3、能量方程上篇塑

3、料成型工艺学第三章塑料成型的理论基础节上篇塑料成型工艺学二、剪切粘度和非牛顿流动明确聚合物液体：溶液或分散体(悬浮液)、熔体。(1)聚合物成型时状态：粘流态（塑化状态）。(2)聚合物成型时的应力：剪切、拉伸、压缩。(3)切应力作用时液体流动的形式：层流、湍流。1、牛顿定律第三章塑料成型的理论基础节表达式流动曲线适用对象低分子化合物的液体或溶液。绝大数聚合物只能在剪切应力很小或很大时表现为牛顿流体。上篇塑料成型工艺学第三章塑料成型的理论基础节非牛顿流体凡流体的流动行为不遵从牛顿流动定律的流体称为非

4、牛顿流体。表观粘度剪切应力与剪切速率的比值ηa。2、粘性系统这一系统在受到外力作用而发生流动时的特性是剪切速率依赖于所施加剪切应力的大小。上篇塑料成型工艺学第三章塑料成型的理论基础节(1)宾哈流体表达式原因流体在静止时形成凝胶结构。适用对象牙膏、油漆、润滑脂、钻井用的泥浆、下水污泥、聚合物在良溶剂中的浓溶液和凝胶性糊塑料等属于或接近宾哈流体。上篇塑料成型工艺学第三章塑料成型的理论基础节(2)假塑性流体表达式：在一定范围内（n＜1）上篇塑料成型工艺学第三章塑料成型的理论基础节(2)假塑性流体或（m

5、＞1）则适用对象：大多数聚合物的熔体、所有聚合物在良溶剂中的溶液。原因：受力时聚合物溶液中的粒子的有效直径减小，聚合物熔体中的大分子解缠。上篇塑料成型工艺学第三章塑料成型的理论基础节(3)膨胀性流体表达式：（n＞1）或（m＜1）适用对象：大多数为固含量很高的悬浮液。原因：溶剂的润滑作用受到限制。上篇塑料成型工艺学第三章塑料成型的理论基础节3、有时间依赖性的系统(1)特征流体的剪切速率不仅与剪切应力的大小有关，而且还依赖于应力施加时间的长短。(2)类型摇溶性（触变性）：表观粘度随应力作用的时间的延

6、长而减小。震凝性：表观粘度随应力作用的时间的延长而增大。上篇塑料成型工艺学第三章塑料成型的理论基础节塑料成型时的剪切速率范围熔体成型糊塑料成型成型方法剪切速率/S-1成型方法剪切速率/S-1压缩模塑1~10涂层102~103混炼与压延10~103浇铸与蘸浸~10挤出102~103注射模塑103~106上篇塑料成型工艺学第三章塑料成型的理论基础节三、拉伸粘度1、定义上篇塑料成型工艺学第三章塑料成型的理论基础节2、剪切流动与拉伸流动的区别3、拉伸粘度对成型的指导意义在吹塑薄膜或成型中空容器型坯时，采

7、用拉伸粘度随拉伸应力增大而上升的物料，则很少会使制品或半制品出现应力集中或局部强度变弱的现象。流动形式剪切流动拉伸流动运动方式平面与平面间的滑动同一平面上的两个质点间距离的拉长作用方式—单向、双向粘度与的关系上篇塑料成型工艺学第三章塑料成型的理论基础节四、温度和压力对粘度的影响1、温度对剪切粘度的影响a—在温度变化小于50℃为常数注意：当分子量及分子量分布确定时，高分子链刚性越大、分子间作用力越大时表观粘度对温度的敏感性越大。2、压力对剪切粘度的影响上篇塑料成型工艺学第三章塑料成型的理论基础节注

8、意：①低压粘度不可随意用于高压液体；②一般情况下带有苯基的高聚物、分子量较大、密度较低者其粘度受压力的影响较大。对于聚合物流体而言，压力的增加相当于温度的降低。3、温度和压力对拉伸粘度的影响（同上）上篇塑料成型工艺学第三章塑料成型的理论基础节上篇塑料成型工艺学五、弹性1、高聚物流体流动时的三种基本形变能量耗散形变或粘性流动、贮能弹性或可回复弹性形变、破裂。2、剪切弹性(1)剪切弹性模量GγR——剪切弹性变形定温下，绝大多数聚合物熔体的剪切模量随应力的增大而上升。第三章塑料成型的理论基础节上篇塑料