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1、第二章塑料成型基礎(chǔ)塑料成型工藝及模具設(shè)計廣義而言，幾乎所有的塑料材料都必須經(jīng)過成型加工才能成為有用的制品，或具有特定的性能、滿足特殊需要而被使用，所以塑料成型加工在高分子科學(xué)領(lǐng)域具有重要的意義，在塑料工業(yè)具有相當(dāng)重要的地位和作用。在塑料制品加工中普遍采用的方式是將固態(tài)塑料加熱并使之成為可流動狀態(tài)，然后施加力的作用，利用塑料的流動和變形性質(zhì)采成型制品。2.1高聚物的物理力學(xué)狀態(tài)與特征溫度低分子化合物的三種物理狀態(tài)固態(tài)液態(tài)氣態(tài)高聚物加熱后的狀態(tài)塑料由固態(tài)時的較小體積逐漸脹大，并具有了彈性，直至最終成
2、為能夠流動的熔體。高聚物的三態(tài)玻璃態(tài)高彈態(tài)粘流態(tài)特征溫度用于區(qū)分塑料物理力學(xué)狀態(tài)轉(zhuǎn)化的臨界溫度稱為轉(zhuǎn)化溫度，也叫特征溫度。無定型高聚物的溫度—形變曲線2.2成型過程中塑料受到的應(yīng)力與應(yīng)變首先需要明確的一點(diǎn)只有在受到外力作用而產(chǎn)生應(yīng)變時，塑料才會流動和變形。塑料加工過程中常見的應(yīng)力剪切應(yīng)力拉伸應(yīng)力壓縮應(yīng)力2.3高聚物的的凝聚態(tài)高聚物的組成高聚物由無數(shù)大分子組成，每個大分子又由許多單體（基本結(jié)構(gòu)單元）重復(fù)組成。而每個單體的化學(xué)組成都是比較簡單的，是一個具有穩(wěn)定化學(xué)鍵的幾個原子的小基團(tuán)。我們可以用A、
3、B、C等字母來表達(dá)各種單體。均聚物每條大分子鏈由一種單體串聯(lián)形成的聚合物，叫做均聚物?！狝—A—A—A—A—……—CH2—CH2—CH2—CH2—CH2—…交替共聚物每條大分子鏈由由兩種單體A和B交替串聯(lián)形成的聚合物，叫交替共聚物?！狝—B—A—B—A—B—…無規(guī)共聚物每條大分子由兩種單體構(gòu)成，其在分子鏈中的排列是任意的，這種聚合物被稱為無規(guī)共聚物。…—A—B—A—A—B—A—…三元共聚物三種單體組成的大分子叫三元共聚物。接枝聚合物和嵌段聚合物對A和B還可采取其它的排列方式，如，主鏈?zhǔn)怯葾組
4、成，而支鏈由B組成的接枝聚合、主鏈為由一長段A的高分子化合物鏈，再按一長段B的高分子化合物鏈的嵌段聚合。大分子鏈的空間構(gòu)型線型支鏈狀線型體型2.4塑料熔體流變性與塑料粘度的調(diào)節(jié)流變學(xué)研究物質(zhì)形變與流動的科學(xué)稱為流變學(xué)。流體層流模型牛頓型流體表觀粘度與剪切速率無關(guān)的流體稱為牛頓型流體。非牛頓型流體表觀粘度隨著剪切速率的變化而發(fā)生改變的流體稱為非牛頓型流體。不同類型流體的流動曲線1—賓哈流體2—膨脹性流體3—牛頓流體4—假塑性流體5—復(fù)合型流體塑料粘度的調(diào)節(jié)塑料熔體的粘度對其流動成型難易程度的影響至
5、關(guān)重要。由流變學(xué)理論可知，塑料熔體的粘度具有可調(diào)節(jié)性。溫度對粘度的影響熱塑性塑料無論其熔體屬于牛頓型或非牛頓型，提高其溫度，只要不超過分解溫度，均可令粘度下降。但是，各種塑料因溫度改變而引起粘度變化的程度卻在有差異。溫度對塑料粘度熔體粘度的影響剪切速率對塑料粘度熔體粘度的影響絕大多數(shù)塑料熔體屬于假塑性流體，具有表現(xiàn)粘度隨剪切速率或切應(yīng)力的增大而減小的流變性能。與不同種類的塑料對溫度的敏感性各不相同類似，各種假塑性塑料的粘度對其所受剪切速率發(fā)生改變的敏感性亦不一致。剪切速率對聚合物熔體粘度的影響1
6、、2—聚乙烯；3—醋酸纖維素改變剪切速率的具體方式改變螺桿轉(zhuǎn)速改變注射速度（注射時間）改變澆口尺寸壓力對聚合物熔體粘度的影響提高壓力（注射壓力和擠壓壓力）對塑料粘度起增大作用。其原因是，粘度依賴于分子間的作用力，作用力又與分子間的距離有關(guān)，增加壓力意味著減小分子間的距離，因而其流動粘度增大。--------單純通過增大壓力來提高塑料熔體流量是不恰當(dāng)?shù)?。其它因素成型制品時，除了對既定塑料原料上述三個因素合理控制外，應(yīng)注意模具溫度狀況和澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)同樣對塑料熔體充模流動粘度發(fā)生重要影響，要真正實(shí)現(xiàn)合
7、理的粘度，還必須包括這部分的設(shè)計要合理。大分子的取向問題塑料中的聚合物大分子、細(xì)而長的纖維狀填料分子在成型過程中由于受到應(yīng)力作用而產(chǎn)生分子整齊、平行排列的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱之為分子取向。根據(jù)應(yīng)力性質(zhì)不同，有兩種分子取向形式——流動取向和拉伸取向，它們分別由剪切應(yīng)力和拉伸應(yīng)力作用形成。非晶態(tài)聚合物的拉伸取向長矩形注射制品內(nèi)部分子定向示意圖注射成型時聚合物熔體中 纖維狀填料在扇形制件中的流動取向過程成型條件和模具澆口對分子定向程度的影響影響因素定向程度增大減小成型條件物料溫度充模速度注射壓力塑料充模時
8、間模具溫度制品冷卻速度冷慢高長冷快熱快低短熱慢模具澆口澆口位置選擇澆口截面大小選較薄處大選較厚處小2.5塑料成型工藝性能注射成型生產(chǎn)工藝過程圖注塑設(shè)備的組成結(jié)構(gòu)示意圖主要成型工藝參數(shù)溫度壓力時間溫度料溫（熔體溫度）料筒溫度噴嘴溫度模具溫度脫模溫度壓力塑化壓力（背壓）注射壓力保壓壓力模腔壓力時間注射時間保壓時間冷卻時間模塑周期模塑周期：模具連續(xù)生產(chǎn)時，完成一次注射成型工藝過程所需的時間為一個模塑周期。它由注射時間、保壓時間、冷卻時間和輔助時間四部分組成。模腔壓力周期圖A:高速注射時間B：注射保壓時
