塑料成型工艺与模具设计 教学课件 作者 余冬荣 陈胜文 主编第二章 塑料成型基础.ppt

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1、第二章塑料成型基础2.1聚合物的分子结构2.2聚合物的流变性2.3聚合物在成型过程中的物理和化学变化2.4塑料的组成及工艺特性2.5常用塑料2.6塑件的工艺性2.1聚合物的分子结构2.1.1树脂与塑料2.1.2聚合物的分子结构2.1.3聚合物的物理状态2.1.1树脂与塑料塑料的重要成分是树脂。分泌出来的脂物天然树脂松香琥珀虫胶沥青石油、昆虫分泌物中提取合成树脂人工方法合成的树脂添加助剂塑料2.1.2聚合物的分子结构1.聚合物的形成树脂：高分子聚合物。分子结构：相对分子质量很高的巨型大分子。原子团原子团原子团原子团原子团例如：聚乙烯由许多乙烯单分子经聚合反应而成

2、。NCH2=CH2一定条件[—CH2—CH2—]N乙烯单分子聚乙烯结构单元分子式所含结构单元的数量2.聚合物的链状结构聚合物大分子：各单体通过C—C键，连接成长链状结构。[—CH2—CH2—][—CH2—CH2—][—CH2—CH2—]……N个容易弯曲——聚合物具有柔软性，富于弹性。3.链状结构的类型线形大分子支链型大分子体型（网状）大分子热塑性聚合物热固性聚合物可被反复加热、冷却。交联后永久固化，直到高温被烧焦、碳化。2.1.3聚合物的物理状态1.聚合物的物理状态固态液态气态聚合物分子间作用力大，不形成气态。聚合物的物理状态影响聚合物物理状态的因素：分子结构

3、，受力情况，化学组成，环境温度……。当聚合物及组成一定时，主要与温度有关。玻璃态高弹态粘流态一定条件一定条件玻璃态（t＜Tg）：坚硬的固体状。t＜TX（脆化温度）：受力容易断裂。大分子链的柔顺性Tg非结晶型聚合物在Tg~Tf之间出于高弹态。在高弹态下，不能满足注射、挤出、压注、压塑成型要求。可进行：真空成型、中空吹塑成型、薄膜拉伸…粘流态（t＞Tf或Tm）：熔融态/熔体。t＞Td后发生热降解。可进行注射、挤出、压注、压塑成型。使用下限温度使用上限温度，Tg越高，塑件对环境的适应性越强衡量塑料的注射成型性能2.2聚合物的流变性质2.2.1聚合物变形流动时的粘弹性

4、2.2.2聚合物的流变性质2.2.3聚合物在模内的流动行为2.2.1聚合物变形流动时的粘弹性1.聚合物成型过程中的应力应变成型设备聚合物力F聚合物变形和流变成型聚合物受力后，内部产生与外力相平衡的内力。应力：单位面积上的内力。应变：聚合物在应力作用下产生的形状与尺寸的变化。成型设备聚合物力F应力应力切应力拉应力压应力切应变拉应变压应变应变对聚合物成型的影响最大。注射成型中：引起熔体流动与变形的外力是螺杆或柱塞的注射压力，流动阻力主要来自于熔体与设备料筒、喷嘴、模具浇注系统、模腔内壁之间的摩擦，以及熔体流层之间的粘滞性，因此，注射压力与流动阻力对熔体构成剪切作用

5、。聚合物在流动过程中，主要受切应力作用并发生切应变。2.聚合物变形流动时的粘弹性质聚合物在不同的物理状态下受力，会发生三种不同的变形，即普弹变形、高弹变形和粘性变形。普弹变形高弹变形粘性变性聚合物大分子链运动的结果微小的链断运动整个大分子链：解缠——伸直——滑移渐序的发展过程弹性变形粘性变形即使聚合物从粘流态下开始受力流动，它的大分子变形仍然必须经过一定的弹性阶段才能变为粘性性质。粘弹性质：聚合物熔体的变形和流动同时具有弹性和粘性的性质。Maxwell—Voigh提出的模型定型：聚合物熔体的总切应变普弹、高弹、粘性切应变切应力普弹、高弹变形时的切变模量应力作用

6、时间高弹、粘性变形时的剪切粘度聚合物在高弹态、粘流态下发生的变形均与时间有关。与金属变形的主要区别之处由于聚合物的变形与时间有关，其变形的发生对于应力作用的响应必然有所滞后。在聚合物成型理论中，变形对应力的滞后响应称为滞后效应，而变形与应力之间的平衡过程可视为一种松弛。聚合物变形时的滞后效应和松弛过程在成型过程中普遍存在，影响塑件质量。塑件的尺寸和形状在脱模后的使用或贮藏过程中发生变化，如不采用适当的解决方法，就无法满足塑件的质量要求。2.2.2聚合物的流变性质流变学：研究物质变形与流动的科学。聚合物流变学：关系关系关系粘度应力应变应变速率聚合物在外力作用下：

7、影响因素注射成型：聚合物流变学理论选择合理的工艺条件合理设计成型系统、模具结构成型有关的聚合物流变性质1.牛顿流动规律液体在圆管中流动的形式层流（Re＜2100~4000）紊流（Re＞4000）聚合物成型时：层流描述液体层流的规律：牛顿流动定律符合该式关系的液体：牛顿液体。成型有关的聚合物流变性质2.指数流动规律非牛顿液体：液体在圆管中流动的形式层流（Re＜2100~4000）紊流（Re＞4000）聚合物成型时：层流非牛顿液体大多服从：当n=1时，ηα=K=η，这意味着非牛顿液体转变为牛顿液体，所以n值可用来可反映聚合物熔体偏离牛顿性质的程度。指数流动规律n

8、＞1：膨胀性液体。n＜1：假塑性液体。