塑料成型加工技术 教学课件 作者 江水青 李海玲 主编1-3[1].4.ppt

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1、1.3塑料的成型性能塑料材料是一定配合的高分子化合物（由主要成分树脂或橡胶和次要成分添加剂组成）在成型设备中，受一定温度和压力的作用熔融塑化，然后通过模塑制成一定形状，冷却后在常温下能保持既定形状的材料制品。因此，材料组成、成型加工方法和成型机械及模具决定了高分子材料制品的性能。从单体原料到塑料制品的生产流程示意图1-5如下。图1-5从单体原料到塑料制品的生产流程示意图加工过程中高分子表现出形状、结构、和性质等方面的变化。形状转变往往是为满足使用的最起码要求而进行的；材料的结构转变包括高分子的组成、组成方式、材料宏观与微观结构的变化等；高分子

2、结晶和取向也引起材料聚集态变化，这种转变主要是为了满足对成品内在质量的要求而进行的，一般通过配方设计、材料的混合、采用不同加工方法和成型条件来实现。1.3.1塑料的可挤压性高分子在加工过程中常受到挤压作用，可挤压性是指高分子化合物通过挤压作用变形时获得形状和保持形状的能力。在塑料成型过程中，常见的挤压作用有物料在挤出机和注射机料简中、压延机辊筒间以及在模具中所受到的挤压作用。材料的挤压性质与高分子的流变性，熔融指数和流变速率密切有关。某些成型方法与材料的熔体流动速率的关系如表1-6。表1-6某些成型方法与材料的熔体流动速率的关系1.3.2塑料

3、的可模塑性高分子的可模塑性是指材料在温度和压力作用下形变和在模具中模制成型的能力。具有可模塑性的材料可通过注射、模压和挤出等成型方法制成各种形状的模塑制品。为求得较好的可模塑性，要注意各影响因素之间的相互匹配和相互制约的关系；在提高可模塑性的同时，要兼顾到各因素对制品使用性能的影响。图1-6模塑压力—温度曲线A—成型区域a-表面不良线b-溢料线c-分解线d-缺料线从图1-6压力—温度曲线图中可以看出：压力过高会引起滋料，压力过低则充模不足成型困难；温度过高会使制品收缩率增大，甚至引起聚合物的分解，温度过低则物料流动困难，交联反应不足，制品性能

4、变劣。所以，图1—6中四条曲线所构成的面积，才是模塑的最佳区域。1.3.3塑料的可纺性聚合物的可纺性是指材料经成型加工为连续的固态纤维的能力。可纺性主要取决于聚合物材料的流变性．熔体粘度、拉伸比、喷丝孔尺寸和形状、挤出丝条与冷却介质之间传质和传热速率、熔体的热化学稳定性等。常规的纺丝方法有三种，即熔体纺丝、湿法纺丝和干法纺丝。1.3.4塑料的可延性非晶形或半结晶聚合物在受到压延或拉伸时变形的能力称为可延性。材料的这种性质为生产长径比很大的产品提供了可能，利用高分子的可延性，可通过压延或拉伸工艺生产薄膜、片材和纤维。形变能力与固体高分子处的温度

5、有关，在Tg～Tm温度区间高分子化合物分子在一定拉力作用下能产生塑性流动，满足拉伸过程材料截面积尺寸减小的要求。1.4高聚物的物理状态1.4.1线型无定型高聚物的三种物理状态（1）玻璃态。Tg是高聚物的重要特征温度，叫玻璃化温度。当温度低于Tg时，高聚物是刚硬的，处于玻璃态，是坚硬的固体。（2）高弹态。在玻璃化温度Tg和粘流温度Tf之间，聚合物处于高弹态，也叫橡胶态。（3）粘流态。当温度进一步升高，超过粘流温度Tf时，分子链作为一个整体可以相对滑动，在外力的作用下，聚合物象液体一样粘性流动，形变变得不可逆了，称为粘流态。这一温度范围常用于进行

6、纺丝、注射、挤出、吹塑、贴合等成型加工。过高的温度使聚合物粘度降低会结成型带来困难并使产品质量变劣；当温度高到分解温度Td时，会引起聚合物的分解变质。1.4.2结晶高聚物的物理状态随结晶度的增加，熔点提高，高弹态缩小，至完全结晶时高弹态消失。部分结晶高聚物的上述特性，为通过调整和控制结晶度来改变材料的性能提供了可能。低于Tg时，高聚物为刚性硬塑料，在Tg～Tm之间，高聚物为韧性塑料。图1-8是部分结晶高聚物的物态和温度、分子量的关系。图1-8部分结晶高聚物的物理状态和温度、分子量的关系1.4.3高聚物的变形特点1.4.3.1高聚物的弹性变形轻

7、度交联的高聚物在Tg以上，具有典型的高弹性，即弹性变形大，弹性模量小，随着温度升高而增大。低于玻璃化温度时，弹性体则又脆又硬。高聚物具有高弹性的必要条件是要有柔性链，但柔性好的链容易引起链间滑动而造成粘性流动。所以必须采用分子链间的适当交联来防止链间的滑动。1.4.3.2高聚物的粘弹性变形对线型无定型高聚物而言，当温度超过Tg时，由于分子键的破坏，聚合物分子的变形呈粘弹性，即由弹性变形和粘性流动两部分组成。当外力去除时，聚合物可逐渐缓慢地恢复到原来形状，在这段温度范围内其弹性模量也是受温度和时间两个因素的共同影响。1.4.3.3线型高聚物的变

8、形特点线型高聚物冷变形时在性能和机制上都有与金属不同的特点。所谓冷变形，对于不易结晶的无定形塑料大约在低于其Tg以下50℃左右，而对结晶态的塑料则是在晶体相Tm以下