塑料成型理论基础解读.pptx

1第一节聚合物的流变学性质主要为了应用其成型理论，正确地选择工艺条件，设计合理的塑料成型系统和模具结构。流体在管道内流动时的流动状态：层流和湍流。流体的流动状态由层流转变为湍流的条件：牛顿流体：流体以切变方式流动，切应力与剪切速率间呈线性关系。速度梯度分析：
设两液层径向距离dr，移动速度分别为v、(v十dv)，液层间单位距离的速度差dv／dr（速度梯度）。液层的移动速度v=dx／dt，速度梯度为三种类型：
⑴n<1时，称为假塑性液体；
⑵n>1时，称为膨胀性液体；
⑶n=1，但只有切应力达到或超过一定值后才能流动时，称为宾哈液体。假塑性液体流动曲线和流变曲线讨论：与对数方程相应的直线型流动曲线和流变曲线如图2-7。将它们分别与图2-6(b)和图2-7(b)比较，实验曲线与理论曲线的变化趋势基本相似，这说明幂律流动规律对于假塑性液体基本上是适合的。这源于聚合物的大分子结构和它的变形能力。熔体进行假塑性流动时，增大剪切速率，就增大了熔体内的切应力，于是大分子链从其聚合网络结构中解缠、伸长和滑移的运动加剧，链段的位移(高弹变形)相对减小，分子间的静电引力也将逐渐减弱，熔体内自由空间增加，黏稠性减小，整个体系趋于稀化，从而在宏观上呈现出表观黏度减小的力学性质。2．聚合物熔体黏度对剪切速率的依赖性⑴用定温下剪切速率相差10倍时的黏度比值λ，表征熔体黏度对剪切速率的依赖性，并用λ代表熔体对剪切速率的敏感性指标。显然λ越大，熔体黏度的变化对剪切速率的依赖性越强。
⑵目前对各种聚合物，尚不能按照它们相对于的敏感性进行分类，但根据生产经验可以认为表2-1中λ较小的聚酰胺、共聚甲醛和聚碳酸酯等属于对剪切速率不敏感的材料，并经常把它们的熔体作为牛顿流体看待，而其他塑料因λ较大，对比较敏感，均可视为假塑性液体。结论：
⑴在注射成型中，若要通过调整剪切速率的方法来控制聚合物的熔体黏度，只能针对那些黏度敏感于剪切速率的聚合物。
⑵黏度对剪切速率不敏感的聚合物，可以利用一些对其更为敏感的因素(如温度等)进行控制聚合物的熔体黏度。
⑶如熔体黏度对于剪切速率太敏感，控制起来不容易，任何微小的剪切速率变化都会导致黏度显著改变，无法保证制品的成型质量。应根据流变曲线选择对黏度影响既不太大也不太小的剪切速率进行操作，可以避免出现控制问题。四、影响聚合物流变学性质的因素聚合物大分子中支链结构对黏度的影响：
a、支化程度提高，黏度增大，流动性降低；
b、如果聚合物大分子中存在长支链，会增大熔体黏度对于剪切速率的敏感性，当零切黏度ηo相同时，有长支链的熔体进入非牛顿区域的临界剪切速率比没有支链的熔体低。(2)相对分子质量
聚合物相对分子质量较大时：a、大分子链解缠、伸长和滑移困难，熔体流动时需要较大的剪切速率和较长的剪切作用时间；b、熔体黏度、黏度对剪切速率的敏感性(或非牛顿性)都会增大。
实验表明，相对分子质量对熔体非牛顿性的影响：图形分析；聚合物重均相对分子质量有一个临界值′(称为缠结相对分子质量)，Ⅰ、＜′时，大分子链缠结较轻，近似呈现牛顿性质；Ⅱ、＞′时，大分子链缠结严重，熔体呈非牛顿性质。只要将与́进行比较，就可以大致确定注射成型生产中所用的聚合物是否具有非牛顿性质。(3)相对分子质量分布
什么是相对分子质量分布？应用意义：在注射成型中，聚合物的相对分子质量分布比较宽时，虽然能呈现黏度小、流动性好的特点，但成型出的制品性能比较差。欲提高制品性能，需要尽量减少聚合物中的低分子物质，并尽量使用相对分子质量分布较窄的物料。2、温度对黏度的影响
聚合物成型过程中，温度、剪切速率对黏度的影响同等重要。聚合物温度升高后体积膨胀，大分子之间的自由空间随之增大，彼此间的静电引力减小，有利于大分子变形和流动，即黏度下降。用方程描述温度对聚合物黏度的影响：E值：低温下随温度改变变化较大；高温（≥玻璃化温度+100℃）下近似为常数。若在高温下对上面两式取对数后微分，得

判定聚合物黏度对温度的敏感程度指标：E值；温度敏感性指标λo。聚合物熔体在高压下产生的体积收缩可用体积压缩率表示，即有注意：
①黏度对压力的敏感性会因聚合物不同而异。

②所有条件相同时，聚合物熔体的压缩率越大，其黏度对压力的敏感性越强。

③各种聚合物的熔体黏度对压力的敏感性不同，注射成型时单纯依靠增大注射压力来提高熔体流量或充模能力的方法并不十分恰当，因过高的注射压力会使注射机产生过多的能耗和过大的机件磨损。成型时应针对具体情况使用温度与压力等效原理，提高温度降低黏度来增大流量，以改善充模流动情况。

④对需要增大黏度而又不宜采用降温措施的场合，可以考虑采用提高压力的方法解决。结论：注射成型中考虑压力对黏度的影响时，关键问题在于如何综合考虑生产的经济性、设备和模具的可靠性及制件的质量等因素，确保成型工艺能有最佳