塑料成型工藝與模具設(shè)計文件

1、備課講義課程名 稱塑料模具設(shè)計課程編號 1111610學(xué)時學(xué)分 40 (4)學(xué)時 2.5 學(xué)分專業(yè)層次機械設(shè)計制造及其自動化備課教材塑料成型加工與模具黃 虹豐編 化工版2003授課班級 機自1070 / 83授課日期 201136 年912月授課教師 卓榮明歸口系部 機械工程系版 次 031 / 83第1章塑料成型概述1. 1塑料的概念1. 1. 1塑料定義塑料是以樹脂為差不多成份，在一定條件下能夠塑化成形的合成材料。其中 樹脂一一高分子化合物，要緊由人工合成，又稱為高分子聚合物；一定條件一一溫度、壓力、模具、設(shè)備等；塑化成形一一加熱一流淌-成型一定形；合成材料一一樹脂、添加劑等。1. 1.

2、2 塑料的特性及其用途1. 1. 2. 1塑料的特性優(yōu)點：1）塑料材料重量輕，密度一般為 0.92.3克/cm3 ;2）具有某些優(yōu)良的機械性能， 如比強度高、摩擦系數(shù)小、自潤滑性好、吸震性好等；3）電性能優(yōu)良，如絕緣性能好、介電損耗低等；4）化學(xué)穩(wěn)定性高，能耐酸、堿和許多化學(xué)藥品的腐蝕；5）光學(xué)性能優(yōu)良，如光學(xué)塑料的折射率、透光范圍等指標(biāo)均較好；6）表面裝飾性好，如著色、噴漆、電鍍等性能優(yōu)良；7）成型工藝性能優(yōu)良，加工成本低，經(jīng)濟性好；8）性能可改良性好，通過改性技術(shù)改善塑料的性能和用途成為要緊1 / 83進展方向缺點：1）耐高溫性差，一般塑料的使用溫度范圍為60300C ;2）機械性能欠缺，

3、如機械強度、剛性、表面硬度、耐疲勞性等較低;3）尺寸穩(wěn)定性差，如熱膨脹系數(shù)、收縮率、抗蠕變性等性能均不理 想；4）耐候性差，如易老化、變色、發(fā)脆等；5）塑料是非綠色材料，對人體、環(huán)境等不良阻礙成為阻礙其進展的 重要因素。1. 1. 2. 2塑料的用途塑料的用途是由它的性能及價格等因素決定的。塑料材料被廣泛應(yīng)用于機械、建筑、電氣、電子、家電、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、日用品等各行各業(yè)，更在現(xiàn)代的 航空、航天、軍事技術(shù)等尖端科學(xué)領(lǐng)域得到了大力的開拓和應(yīng)用。1. 3塑料的進展簡史及在國民經(jīng)濟中的地位1. 3. 1塑料的進展簡史1）初創(chuàng)時期1820年英國人Thomas Hancock發(fā)覺通過塑煉的橡膠具有可塑性，并

4、能流淌，出現(xiàn)了塑性一詞 Plastic ；1839年美國人Charlas Coodyear發(fā)覺橡膠與硫磺一起加熱會使橡膠更富 有彈性，并能定型，出現(xiàn)了硫化一詞Vulcanization ；2 / 831851年出現(xiàn)了有彈性的硬質(zhì)橡膠，并產(chǎn)生了橡膠工業(yè)。這不僅是橡膠工業(yè) 的里程碑，而且也是塑料進展史上的重要一頁；1856年英國人Alexander Parkes發(fā)覺在感光的火棉中，熔劑蒸發(fā)后留下 的固體殘渣是一種硬而有彈性的角質(zhì)物質(zhì)，并能防水。又于1862年展出了硝化纖維素塑料，為此而被授勛；1865年美國人John Wesley Hyatt用硝化纖維素制成了代替象牙的桌球；1872年正式命名硝化

5、纖維素加樟腦的合成材料為“賽璐珞”o這是通過有機物聚合反應(yīng)生成的第一種塑料材料，是現(xiàn)代塑料工業(yè)的里程碑。2 ）理論和技術(shù)進展時期1872年Adolf Bayer用甲醛反應(yīng)得到樹脂狀物質(zhì)；1899年Aithur Smith獲得了關(guān)于酚醛樹脂的第一個英國專利（16874號）；1909年Lee Hendrik Baekeland操縱和改進反應(yīng)使得酚醛樹脂成為第一個進入工業(yè)化生產(chǎn)的合成樹脂；19251935年間，建立了有關(guān)高分子化合物特征和生成的差不多理論，從 而在有機化學(xué)和物理化學(xué)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生了高分子化學(xué)和物理這一新興學(xué)科，有 力地促進了塑料工業(yè)的進展。這期間，低密度聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、 聚

6、酰胺等熱塑性塑料相繼工業(yè)化，奠定了塑料工業(yè)的基礎(chǔ)。3）飛躍進展時期3 / 831954年，發(fā)覺用TiCl3的絡(luò)合物作催化劑（齊格勒一納塔催化劑）,通過 定向聚合可得到優(yōu)良性能的聚合物。這一定向催化聚合工藝的創(chuàng)立、高分子學(xué) 科的進一步進展及聚合技術(shù)的開拓，使得高密度聚乙烯、聚丙烯進入了工業(yè)化 生產(chǎn)。50年代中期60年代末，石油化工的高速進展為塑料工業(yè)提供了豐富而廉 價的原料，這一時期，塑料的產(chǎn)量和品種不斷增加，成型加工技術(shù)更趨完善。4）穩(wěn)定增長時期70年代以來，由于石油危機和資本主義周期性的經(jīng)濟危機，原材料價格猛漲，塑料增長速度顯著下降。這一時期塑料工業(yè)的特點是通過各種改性技術(shù)來 改進塑料的性能

7、，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，擴大應(yīng)用領(lǐng)域，生產(chǎn)技術(shù)更趨合理。進入90年代以來，塑料工業(yè)向著生產(chǎn)工藝自動化、連續(xù)化，產(chǎn)品系列化，以及不斷開拓功能性塑料的新領(lǐng)域進展。1. 1. 3. 2塑料材料在國民經(jīng)濟中的地位高分子學(xué)科的創(chuàng)立、石油化工工業(yè)的進展、成型加工技術(shù)的開拓，已使塑料材料躋身于金屬、纖維和硅酸鹽三大傳統(tǒng)材料之列，成為新型的重要材料之一，更成為國民經(jīng)濟中各行各業(yè)不可缺少的重要材料。1. 2塑料制品成型加工的概念1. 2. 1塑料制品的生產(chǎn)工業(yè)體系從塑料的原材料到塑料制品，所通過的生產(chǎn)流程如下圖所示。4 / 83WHTOTi塑料原料生產(chǎn)口塑料材料生產(chǎn)m塑料制品生產(chǎn)圖1-1塑料制品的生產(chǎn)工業(yè)體系1. 2

8、. 2 塑料制品的成型加工技術(shù)過程塑料一般通過以下的生產(chǎn)工序制成產(chǎn)品斗加型成后處j加械飾修帝斗盛鋸沖剪車銃刨鉆較攻其它5 / 83T圖1-2塑料制品的生產(chǎn)技術(shù)過程以上過程中，成型加工是最要緊的。一般來講，各種塑料都需通過多種成型工 藝方法的加工才能成為產(chǎn)品，且各種塑料都有其比較適應(yīng)的成型工藝方法及過 程。1. 3塑料成型模具的概念1. 3. 1塑料模具的概念塑料模具是利用其特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的塑料制品的工 藝裝備。（以注射模具為例，利用簡單結(jié)構(gòu)示意圖）其中 模具差不多結(jié)構(gòu)一一動模、定模、型腔、流道、推出機構(gòu)、導(dǎo)向機構(gòu)、溫度調(diào)節(jié)6 / 83差不多工作過程合模一注射-保壓-冷卻一開模

9、一推出制品7注射前預(yù)備3. 2塑料模具的差不多要求1）保證塑料制品的質(zhì)量要求，如形狀及尺寸精度、外觀質(zhì)量；2）模具的制造技術(shù)要求，如結(jié)構(gòu)合理、制造容易、成本低廉；3）模具的使用要求，如操作簡單、維護方便、高效率、自動化；4）模具的經(jīng)濟性要求，如生產(chǎn)批量、材料成本、制造成本。3. 3塑料模具的分類塑料模具的分類方法專門多，一般按照制品的成型工藝方法進行分類。1）注射模2）壓縮模3）壓注模4）擠出模5）氣動成型模1. 5練習(xí)考慮題1）什么是塑料材料？舉實例講明塑料材料在實際使用中的特點？2）談一談對塑料制品成型加工技術(shù)在國民經(jīng)濟和現(xiàn)代制造業(yè)中地位的認(rèn)識？第2章塑料成型技術(shù)基礎(chǔ)7 / 831聚合物的

10、概念及塑料的組成1. 1高分子的概念1. 1. 1高分子的定義20世紀(jì)20年代，德國化學(xué)家斯陶丁格提出高分子化合物分子結(jié)構(gòu)模型，從而確立了大分子學(xué)講。他認(rèn)為，高分子是分子量特不大的一類化合物，是由專門多化學(xué)結(jié)構(gòu)比較簡單的結(jié)構(gòu)單元重復(fù)連接成鏈狀或網(wǎng)狀的大分子，關(guān)于人 工合成的則稱為高分子聚合物或聚合物。1. 1. 2分子結(jié)構(gòu)式和分子量以聚丙烯（P?為例，其分子結(jié)構(gòu)為：T CH CHn1CH其中：n為高分子的聚合度，應(yīng)具有足夠大的數(shù)值，否則不屬于高分子化合物。用于塑料材料的聚合物一般 n值為100200以上，分子量為104以上，分子鏈 長度大于104埃；2）關(guān)于同一種聚合物，不同的生產(chǎn)批次或同一批

11、次的不同分子之間，聚合度n值是不相同的。在同一批次的聚合物中，n值具有平均的意義，其分子量8 / 83也是統(tǒng)計平均值；3）分子量的分布是聚合物的一個重要性能參數(shù)，有些專門塑料制品對原料樹脂的分子量分布有嚴(yán)格要求，分子量的分布體現(xiàn)出原料樹脂生產(chǎn)的工藝水平O1. 1. 3分子鏈形狀和空間構(gòu)型1）分子鏈形狀是指結(jié)構(gòu)單元在空間上的連接形式及構(gòu)造形狀，具有 線形、 支化形和網(wǎng)形等三種形狀。2）分子鏈空間構(gòu)型 是指支化形高分子或一些結(jié)構(gòu)單元具有取代基（官能 團）的聚合物分子其小支鏈或取代基（官能團）在分子鏈上的排列狀況及構(gòu)造 形式，具有無規(guī)立構(gòu)、等規(guī)立構(gòu)和間規(guī)立構(gòu)等三種構(gòu)型。3）通?；瘜W(xué)鍵的鍵能為 302

12、00千卡/摩爾，而分子間力（小分子）一般 小于10千卡/摩爾，分子間力（范德華力）對物質(zhì)的熔點、沸點、溶解度等都 有阻礙。關(guān)于聚合物分子，其強度是由化學(xué)鍵和分子間力（范德華力） 共同決定的，聚合物分子鏈的形狀和空間構(gòu)型對分子間力有重要阻礙。例1無規(guī)聚丙烯（P?的軟化溫度約為80C,使用價值專門低；等規(guī)聚丙烯 （PB的熔點溫度約為165C,具有較好的使用價值。例2用于等規(guī)聚丙烯的催化劑為有名的齊格勒（德國）一納塔（意大利）催 化劑，具有定向聚合作用，其關(guān)于高分子聚合物的進展作出了劃時代的貢獻。1955年意大利首先合成出等規(guī)聚丙烯。齊格勒和納塔于1963年獲得諾貝爾化9 / 83學(xué)獎。1, 1.

13、4分子鏈的空間構(gòu)象和柔順性1）由于聚合物分子鏈的長徑比專門大、分子鏈上單鍵的內(nèi)旋、分子的熱運動等因素的阻礙，可見高分子鏈的 空間構(gòu)象是千變?nèi)f化的，通常將構(gòu)象無規(guī)則 變化的柔性高分子鏈稱為 無規(guī)線團。2）無規(guī)線團在受到外力作用的時候，會沿著外力作用的方向伸展或壓縮； 外力解除后，通過一定的時刻，其分子鏈的空間構(gòu)象將恢復(fù)自由，發(fā)生形態(tài)和 尺寸的改變，通常將高分子的這種特性稱為 柔順性。高分子鏈的柔順性取決于高分子的主鏈結(jié)構(gòu)、取代基、氫鍵、交聯(lián)度等因 素的阻礙，通常依照其柔順性的高低分為 柔性分子鏈和剛性分子鏈。2. 1. 2塑料的組成及分類2. 1. 2. 1 塑料的組成1）塑料材料的性能要緊取決

14、于聚合物的結(jié)構(gòu)及性能，同時決定了塑料的類 型。2）塑料中添加 填料和助劑的目的在于改善材料的內(nèi)在性質(zhì)和加工性質(zhì)，并達到提高制品使用性能。3）塑料不僅可通過 物理改性（填料、助劑等）來改善性能，而且能夠通過 共混、共聚、接枝、交聯(lián)、定向催化等化學(xué)改性技術(shù)來進一步增加材料的品種 和擴大制品的用途。10 / 832. 1. 2. 2按聚合物結(jié)構(gòu)及特性分類1）熱塑性塑料 是指聚合物分子呈線型或支型結(jié)構(gòu)，受熱流淌且能夠成型， 冷卻后能保持既得的形狀。加熱和冷卻能夠反復(fù)進行多次，在此過程中一般只 發(fā)生聚攏態(tài)改變等物理變化。2）熱固性塑料 是指聚合物通過加熱流淌且成型后，其分子結(jié)構(gòu)發(fā)生化學(xué) 變化，分子鏈由線

15、型交聯(lián)成體型結(jié)構(gòu)，且如此的過程具有不可逆性。1. 2. 3按塑料的應(yīng)用范圍分類1）通用塑料是指產(chǎn)量專門大、用途廣、價格低的塑料，構(gòu)成了塑料工業(yè)的 主體。2）工程塑料是指常在工程技術(shù)中用作結(jié)構(gòu)材料的塑料，具有較好的機械性能及使用性能。3）專門塑料是指具有某些專門性能及用途的塑料。2聚合物的加工性質(zhì)及塑料的成型工藝性2. 1聚合物的加工性質(zhì)2. 1 . 1聚合物的聚攏態(tài)聚合物是由眾多的高分子聚攏在一起的，具在加工過程中所表現(xiàn)出的許多 性質(zhì)和行為都與高分子的聚攏態(tài)有關(guān)，包括高分子的長鏈結(jié)構(gòu)、纏結(jié)狀態(tài)和力 學(xué)狀態(tài)等。11 / 83依照聚合物在加熱過程中所表現(xiàn)出的 力學(xué)性質(zhì)和分子熱運動特征，將聚合物分為

16、玻璃態(tài)（或結(jié)晶態(tài)）、高彈態(tài)和粘流態(tài)，通稱聚攏態(tài)，如圖21所示。圖中T b脆化溫度Tg玻璃化溫度Tf （Tm）粘流溫度（熔點溫度）Td熱分解溫度阻礙聚攏態(tài)轉(zhuǎn)變的因素有：高分子鏈結(jié)構(gòu)、聚合物體系組成、受力狀態(tài)、環(huán)境溫度等，當(dāng)聚合物及組成一定時，聚攏態(tài)的轉(zhuǎn)變要緊與溫度有關(guān)。2. 2. 1. 2聚合物的加工性質(zhì)圖2 1聚合物的熱力學(xué)曲線聚合物在加工過程中一般要經(jīng)歷由 固態(tài)一液態(tài) 的聚攏態(tài)轉(zhuǎn)變。了解這些轉(zhuǎn) 變的本質(zhì)和規(guī)律就能選擇適當(dāng)?shù)募庸し椒ê痛_定合理的加工工藝參數(shù)，在保持原有性能的條件下，以最少的能量消耗，高效率地生產(chǎn)好的塑料制品。1）玻璃態(tài) 分子雜亂排列的過冷液體，關(guān)于結(jié)晶聚合物則為玻璃態(tài)與晶態(tài) 的

17、兩相混合。該聚攏態(tài)不宜進行引起大變形的加工，但能夠進行機械加工。2）高彈態(tài) 分子的熱運動能量較高，分子鏈表現(xiàn)出專門好的柔順性， 能產(chǎn) 生較大的彈性變形，但變形與回復(fù)都與時刻有關(guān)，又稱為橡膠態(tài)。12 / 83該聚攏態(tài)可進行真空成型(熱成型)、壓力成型、壓延成型等加工。在加工 過程中將制品溫度迅速冷卻到 Tg溫度以下是實現(xiàn)這類加工的關(guān)鍵。3)粘流態(tài) 分子的熱運動能量專門高， 聚合物不再保持固體形狀， 受力能 產(chǎn)生流淌，但粘性專門大。溫度偏低時表現(xiàn)出類橡膠流淌行為；溫度偏高時不 大的外力就能引起宏觀流淌，表現(xiàn)為不可逆的粘性形變。該聚攏態(tài)溫度偏低時可進行壓延成型、擠出成型、吹塑成型等加工；溫度 偏高時

18、可進行吹塑成型、注射成型、熔融紡絲等加工。在加工后只要將制品溫 度冷卻下來就能夠?qū)崿F(xiàn)這類加工。綜合以上，能夠得知：1)關(guān)于大多數(shù)塑料而言，玻璃態(tài)是制品的使用狀態(tài)，Tb溫度和Tg溫度是衡 量制品使用范圍的重要標(biāo)志，TbTg溫度范圍越寬，制品對環(huán)境的適應(yīng)性越強。能夠通過增塑、共混、改變分子量及其分布、交聯(lián)和填充無機填料等技術(shù)來調(diào) 整使用溫度范圍。2) Tf (Tm)溫度和Td溫度是衡量制品成型性能的重要指標(biāo)，Tf (Tm)溫度低，有利于熔融，生產(chǎn)時熱能消耗少；Tf (Tm)Td溫度范圍越寬，塑料熔體的熱穩(wěn)定性越好，可在較寬的溫度范圍內(nèi)流淌和成型，不易發(fā)生熱分解等質(zhì)量問 題。2. 2. 1. 3聚合

19、物加工過程中的粘彈行為1)聚合物粘彈性 由于聚合物在加工過程中處于不同的條件下會表現(xiàn)出13 / 83固體和液體的性質(zhì)，即表現(xiàn)出彈性和粘性。但由于聚合物分子的長鏈結(jié)構(gòu)和大 分子運動的逐步性質(zhì)，聚合物的形變和流淌不可能是純彈性或純粘性的，而應(yīng) 是彈性和粘性的綜合，即為粘彈性的。2）經(jīng)典的粘彈性理論如下式所示:%E H V 三 j(1e2) t匕E23式中 丫 聚合物的總形變丫 E一般彈性形變丫 H 高彈形變丫 V粘性形變（T 作用外力t 外力作用時刻Ei、E2一般彈性形變模量、高彈形變模量刀2、刀3 高彈形變粘度、粘性形變粘度3）三種形變的性質(zhì)如圖 22所示，概述如下：一般彈性形變ye 形變值專門

20、小，且不依靠于時刻，是由外力使聚合物大分子鍵長和鍵角或聚合物晶體中處于平衡狀態(tài)的粒子間發(fā)生形變和位移所 引起。14 / 83高彈形變丫 H 形變值專門大，且依靠于時刻，具有可逆性，是由處于無規(guī)則熱運動的大分子鏈段的形變和位移即空間構(gòu)象的改變 所引起。粘性形變Y V 形變值專門大，表現(xiàn)為宏觀流淌，具有不可逆性，是聚 合物在外力作用下沿力作用方向發(fā)生的大分子之間的解纏和相對滑移所引起。4）在加工過程中，聚合物的粘彈性行為概述如下：溫度變化時一一如溫度升高時，由粘彈性公式可知，刀 2、刀3降低，丫 H、 圖22聚合物在外力作用下的形變一時刻曲線YV增加，但yv增加得更快，而yh增加趨勢減小。溫度高于

21、Tf （Tm）時一一聚合物處于粘流態(tài)，形變以粘性形變?yōu)橹鳌，F(xiàn)在 聚合物粘度低流淌性大，易于成型，制品的因次穩(wěn)定性（形狀和幾何尺寸穩(wěn)定 性）較好。另一方面由于彈性效應(yīng)的存在，制品會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和后變形等質(zhì)量 問題。溫度處于TgTf范圍內(nèi)時一一聚合物處于高彈態(tài)，形變以高彈形變?yōu)橹鳌，F(xiàn)在聚合物粘度高不易流淌，且由于高彈形變的可逆性，因此通常較少在此溫 度范圍內(nèi)成型制品。另一方面由粘彈性公式可知，當(dāng)外力（T加大和外力作用時 刻t增加時，丫 V比YH能更快地迅速增加，粘性形變成分增大，使制品能夠產(chǎn) 生有效的成型變形，假如現(xiàn)在將溫度迅速地冷卻到Tg溫度以下，則可使制品達15 / 83到成型的目的，但制品的因

22、次穩(wěn)定性低，遇熱極易變形5）聚合物塑性形變 是指聚合物在TgTf溫度范圍內(nèi)以較大的外力和較長時刻作用下產(chǎn)生的不可逆形變，事實上質(zhì)是高彈態(tài)條件下大分子的強制性解纏和 流淌。是一種重要的聚合物加工技術(shù)，可有效地降低在此溫度范圍內(nèi)成型制品 的內(nèi)應(yīng)力，并能提高制品的因次穩(wěn)定性。例1塑料制品的應(yīng)力松弛現(xiàn)象及溫度和時刻的等同效應(yīng)？例2塑料或橡膠制品的消音、減震現(xiàn)象？2. 2 塑料的成型工藝性塑料的成型工藝性 是指塑料材料在成型過程中表現(xiàn)出的特有性能，決定著成型工藝方法、工藝參數(shù)的選擇和塑件的質(zhì)量，同時對模具設(shè)計及其質(zhì)量要求 阻礙專門大。2. 2. 1熱塑性塑料的工藝性熱塑性塑料的成型工藝性能除了熱力學(xué)性能

23、（聚攏態(tài)及加工性質(zhì)）、結(jié)晶性和取向性外，還包括收縮性、流淌性、相容性、吸濕性、熱穩(wěn)定性等。1）收縮性是指一定量的塑料在熔融狀態(tài)下的體積高于冷卻成型后的體積。收縮率是指收縮性的大小，以單位長度塑件收縮量的百分比來表示。實際收縮率 是指模具（或塑件）在成型溫度時的尺寸與塑件在室溫時的尺寸之間的差不，在大型、周密模具成型零件尺寸計算時經(jīng)常采納。計算收縮率是指室溫時模具尺寸與塑件尺寸之間的差不，在一般中、小模16 / 83具成型零件尺寸計算時經(jīng)常采納。收縮率范圍是指阻礙塑料收縮率變化的因素較多， 如塑料品種、塑件結(jié)構(gòu)、 模具結(jié)構(gòu)、成型工藝條件等，因此塑料制品收縮率會有一定的波動范圍。2）流淌性是指成型

24、過程中塑料熔體在一定的溫度與壓力作用下充填模具型 腔的能力。流淌性能通常用 熔融指數(shù)（MI）測定法或螺旋線長度試驗法來衡量，一般 分為好、中、差三類。其阻礙因素要緊有塑料性質(zhì)、溫度、壓力、模具結(jié)構(gòu)等。3）熱穩(wěn)定性是指某些塑料在高溫下受熱時刻較長或因剪切作用過大時產(chǎn)生的料溫升高而出現(xiàn)的變色、降解和分解的傾向，又稱為塑料的熱敏性。塑料在分解時往往釋放出對塑料材料、設(shè)備、模具及人體都有害的氣體等產(chǎn)物，因此應(yīng)從多方面采取措施防止塑料產(chǎn)生熱分解。4）吸濕性是指塑料對水分的親疏程度，是由于其分子結(jié)構(gòu)中含有親水的極性基因（如酰胺基CO NH）所導(dǎo)致，另外還與塑料的組成有關(guān)。含水率較高的塑料在加工時會釋放出氣

25、體，促使塑料產(chǎn)生高溫水解，從而 導(dǎo)致材料降解，制品出現(xiàn)變色、氣泡、銀絲與斑紋等質(zhì)量問題。因此塑料在成 型加工前，一般要通過干燥，操縱水分含量在 0.2%0.5%以下。5）相容性是指兩種或兩種以上不同的塑料在熔融狀態(tài)下不產(chǎn)生相分離現(xiàn)象的能力，又稱為塑料的共混性。一般分子結(jié)構(gòu)相似者較易相容，能夠得到類似共聚物的綜合性能，是改進17 / 83塑料性能的重要途徑之一。2. 2. 2. 2熱固性塑料的工藝性熱固性塑料在熱力學(xué)性能上的表現(xiàn)明顯不同于熱塑性塑料，具要緊工藝性 能指標(biāo)有收縮率、流淌性、比容和壓縮率、硬化速度、水分及揮發(fā)物含量等。1）收縮率的意義同熱塑性塑料類同，計算方法也與熱塑性塑料相同。阻礙

26、熱固性塑料收縮率的因素較多，一般可從模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、成型工藝條件操縱等方面降低制品的收縮率。2）流淌性的意義同熱塑性塑料類同。熱固性塑料的流淌性能通常用 拉西格流淌值 來衡量，一般分為好、中、差 三類。其阻礙因素要緊有塑料性質(zhì)、模具結(jié)構(gòu)、成型工藝條件等。3）比容是指單位重量的松散塑料所占的體積。壓縮率是指塑料的體積與塑料制品的體積之比。比容和壓縮率都可表示粉狀或纖維狀塑料的松散性，可用來確定模具加料 室的大小。4）硬化速度是指一定量的熱固性塑料在成型過程中完成交聯(lián)反應(yīng)所需的時刻，通常以塑料試樣硬化 1mnB度所需的秒數(shù)來表示。硬化速度的快慢與塑料品種、制品形狀、壁厚、預(yù)熱及預(yù)壓、成型工藝條 件操

27、縱等因素有關(guān)。5）水分及揮發(fā)物含量 要緊來自塑料汲取的水分和在成型反應(yīng)過程中釋放18 / 83 出的副產(chǎn)物。塑料中的水分及揮發(fā)物含量在專門大程度上直接阻礙塑件的物理、力學(xué)和介電性能，還會阻礙組織疏松、 收縮率大小、表面光澤、翹曲變形等質(zhì)量問題。另一方面水分及揮發(fā)物含量不足會導(dǎo)致流淌性不良、成型困難、不利于壓錠等 問題。2. 3聚合物加工過程的物理化學(xué)變化2. 3. 1聚合物加工過程中的結(jié)晶2. 3. 1. 1聚合物結(jié)晶的概念1） 一般，支化程度低、側(cè)基較小、結(jié)構(gòu)單元單一、分子鏈規(guī)整性較好的高 分子比較容易結(jié)晶，表現(xiàn)為分子鏈在空間上的規(guī)整排列。2）聚合物熔體冷卻結(jié)晶時通常生成球品，在高應(yīng)力的作用

28、下還能生成纖維狀晶體。球品是由許多微品聚攏而成的多品聚攏體，微品（單品）的結(jié)晶形態(tài)為“折疊鏈”結(jié)構(gòu)3）結(jié)晶聚合物為品區(qū)和非品區(qū)兩相混合結(jié)構(gòu)，各個分子鏈貫穿多個品區(qū)和非品區(qū)，結(jié)晶度一般為1060%最大可達90%4）結(jié)晶速度慢，結(jié)晶具有不完全性，結(jié)晶聚合物沒有清晰的熔點是大多數(shù) 聚合物結(jié)晶的差不多特點。5）不同聚合物結(jié)晶速度差不專門大，決定于聚合物分子結(jié)構(gòu)、 相組成及冷19 / 83卻速度，晶體生成最大速率在 TgTm之間。6）聚合物中所含的低分子物（溶劑、增塑劑、水分子等）及固體雜質(zhì)（或 固體填料）會阻礙聚合物的結(jié)晶過程，一般能起促進作用。7）二次結(jié)晶是在一次結(jié)晶后殘留的非品區(qū)域和晶體不完整部分

29、接著進行結(jié) 品和進一步完整化結(jié)晶的過程。8）后結(jié)晶是聚合物加工過程中一部分來不及結(jié)晶的區(qū)域在加工后發(fā)生的接 著結(jié)晶現(xiàn)象，一般發(fā)生在球品的界面上。3. 1. 2聚合物結(jié)晶對制品性能的阻礙1）聚合物結(jié)晶時分子鏈排列緊密，體積收縮， 密度增加，造成分子間結(jié)合 力增強，力學(xué)性能和熱性能得到提高； 而與分子鏈運動有關(guān)的性能， 如高彈性、 伸長率、沖擊韌性則降低；另外收縮率增大還會使制品的透明度降低。2）非品區(qū)域的存在使聚合物具有韌性， 而結(jié)晶區(qū)域則使聚合物具有剛硬性， 聚合物的性能取決于兩相的綜合及分布狀況。3）二次結(jié)晶和后結(jié)晶都會使制品性能和尺寸在使用和存放中發(fā)生變化，阻礙制品的正常使用。3. 1.

30、3聚合物成型加工對結(jié)晶的阻礙1）冷卻速度決定了晶核生成和晶體生長的條件，阻礙聚合物在加工過程中能否形成結(jié)晶、結(jié)晶的速度、晶體的形態(tài)和尺寸等，而冷卻速度取決于熔體溫20 / 83 度Tm與冷卻介質(zhì)溫度Tc之間的溫度差，即A T=Tm- Too依照A T的大小，將制品 的冷卻分為緩冷、快冷、中等冷卻等三種類型。緩冷時，AT值小，結(jié)晶通常由均相成核作用開始，容易形成大的球品， 生產(chǎn)周期長，制品發(fā)脆，力學(xué)性能降低，冷卻程度不夠還易使制品扭曲變形， 一般專門少采納?？炖鋾r，AT值大，結(jié)晶程度降低，制品體積明顯松散，但厚制品內(nèi)部的 結(jié)晶程度相對較大，這種內(nèi)外的不均勻性會引起制品中出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力，同時未結(jié) 品的

31、過冷液體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，會產(chǎn)生后結(jié)晶等問題，阻礙制品的性能。中等冷卻時，即冷卻介質(zhì)溫度Tc處于Tg附近溫度時，現(xiàn)在制品的表面較快 凝固，結(jié)晶的晶粒較細，而內(nèi)部相對有利于品核生成和晶體生長，但品核生成 數(shù)量與晶體生長速率之間的比例關(guān)系較好，生產(chǎn)周期較短，晶體生長好，結(jié)晶 較完整，制品的因次穩(wěn)定性較好，因此在制品成型加工中經(jīng)常采納。2）熔融溫度和熔融時刻較長時，會使結(jié)晶速度較慢，晶粒尺寸變大；相反使則結(jié)晶速度變快，晶粒尺寸較細，有利于提高制品的力學(xué)強度、耐磨性和熱 畸變溫度等性能指標(biāo)。3）成型加工中受到高應(yīng)力的作用時，熔體取向產(chǎn)生的 誘發(fā)成核作用 使晶核生成數(shù)量和結(jié)晶速度趨向于有利。4）成型加工后常采納適當(dāng)?shù)臒崽幚砀纳平Y(jié)晶的狀態(tài)，穩(wěn)定制品的性能和尺 寸。21 / 832. 3. 2聚合物加工