【正文】 浣械運(yùn)沙邸Ｕ饈庇跋燉肽Ｅ蛘托вΦ鬧饕蚴俏榷鞫鋇募羥械院頭ㄏ蛐вΦ淖饔謾?BR（3）剪切速率對不穩(wěn)定流動的影響剪切速率有三個流變區(qū)：低剪切速率區(qū)，在低剪切速率下被破壞的高分子鏈纏結(jié)能來得及恢復(fù)，所以表現(xiàn)出粘度不變的牛頓特性。中剪切區(qū)，隨著剪切速率的提高，高分子鏈段纏結(jié)被順開且來不及重新恢復(fù)。這樣就助止了鏈段之間相對運(yùn)動和內(nèi)磨擦的減小。可使熔體粘度降低二至三個數(shù)量級，產(chǎn)生了剪切稀化作用。在高剪切區(qū)，當(dāng)剪切速率很高粘度可降至最小，并且難以維持恒定，大分子鏈段纏結(jié)在高剪切下已全部被拉直，表現(xiàn)出牛頓流體的性質(zhì)。如果剪切速率再提高，出現(xiàn)不穩(wěn)定流動，這種不穩(wěn)定流動形成彈性湍流熔體出現(xiàn)波紋，破裂現(xiàn)象是熔體不穩(wěn)定 的重要標(biāo)志。當(dāng)剪切速率達(dá)到彈性湍流時，熔體不僅不會繼續(xù)變稀，反而會變稠。這是因?yàn)槿垠w發(fā)生破裂。（4）溫度對粘度的影響 粘度依賴于溫度的機(jī)理是分子鏈和“自由體積”與溫度之間存在著關(guān)聯(lián)。當(dāng)在玻璃化溫度以下時，自由體積保持恒定，體積隨溫度增長而大分子鏈開始振動。當(dāng)溫度超過玻璃化溫度時，大鏈段開始移動，鏈段之間的自由體積增加，鏈段與鏈段之間作用力減小，粘度下降。不同的聚合物粘度對溫度的敏感性有所不同。（5）壓力對粘度的影響聚合物熔體在注塑時，無論是預(yù)塑階段，還是注射階段，熔體都要經(jīng)受內(nèi)部靜壓力和外部動壓力的聯(lián)合作用。保壓補(bǔ)料階段聚合物一般要經(jīng)受1500~2000kgf/cm2壓力作用，精密成型可高達(dá)4000kgf/cm2,在如此高的壓力下，分子鏈段間的自由體積要受到壓縮。由于分子鏈間自由體積減小，大分子鏈段的靠近使分子間作用力加強(qiáng)即表現(xiàn)粘度提高。在加工溫度一定時，聚合物熔體的壓縮性比一般液體的壓縮性要大，對粘度影響也較大。由于聚合物的壓縮率不同，所以粘度對壓力的敏感性也不同；壓縮率大的敏感性大。聚合物也由于壓力提高會使粘度增加，能起到和降低熔體溫度一樣的等效作用。（6）分子量對粘度的影響一般情況下粘度隨分子量增加而增加，由于分子量增加使分子鏈段加度，分子鏈重心移動越慢，鏈段間的相對們移抵消?嵩蕉?，纺[恿吹娜嶁約喲蟛岬閽齠啵吹慕饌押突評選Ｊ沽鞫討υ齟?，需要的时间和能翍┥n黽印?BR由于分子量增加引起聚合物流動降低，使注塑困難，因此常在高分子量的聚合物中加入一些低分子物質(zhì)，如增塑劑等，來降低聚合物的分子量，以達(dá)到減小粘度，改善加工性能。特此聲明：此資料是網(wǎng)上轉(zhuǎn)載經(jīng)本人整理供注塑人第三章 制品成型機(jī)理第一節(jié) 結(jié)晶效應(yīng)1結(jié)晶概念聚合物的超分子結(jié)構(gòu)對注塑條件及制品性能的影響非常明顯。聚合物按其超分子結(jié)構(gòu)可分為結(jié)晶型和非結(jié)晶型，結(jié)晶型聚合物的分子鏈呈有規(guī)則的排列，而非結(jié)晶態(tài)聚合物的分子鏈呈不規(guī)則的無定型的排列。不同形態(tài)表現(xiàn)出不同的工藝性質(zhì)誤物理—機(jī)械性質(zhì)。一般結(jié)晶型聚合物具有耐熱性和較高的機(jī)械強(qiáng)度，而非結(jié)晶型則相反。分子結(jié)構(gòu)簡單，對稱性高的聚合物都能生成結(jié)晶，如PE等，分子鏈節(jié)雖然大，但分子間的作用力很強(qiáng)也能生成結(jié)晶，如POM,PA等。分子鏈剛性大的聚合物不易生成結(jié)晶，如PC,PSU,PPO等。評定聚合物結(jié)晶形態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)是晶體形狀，大小及結(jié)晶度。2 聚合物結(jié)晶度對制品性能的影響（1）密度. 結(jié)晶度高說明多數(shù)分子鏈已排列成有序而緊密的結(jié)構(gòu)，分子間作用力強(qiáng)，所以密度隨結(jié)晶 度提高而加大，如70%結(jié)晶度的PP，,當(dāng)結(jié)晶度增至95%。（2）拉伸強(qiáng)度 結(jié)晶度高，拉伸強(qiáng)度高。如結(jié)晶度70%，當(dāng)結(jié)晶度增至95%時，則拉伸強(qiáng)度可提高到42mpa。（3）沖擊強(qiáng)度 沖擊強(qiáng)度隨結(jié)晶度提高而減小，如70%結(jié)晶度的聚丙烯，,當(dāng)結(jié)晶度95%時。（4）熱性能 結(jié)晶度增加有助于提高軟化溫度和熱變形溫度。如結(jié)晶度為70%的聚丙烯，載荷下的熱變形溫度為125度，而結(jié)晶度95%時側(cè)為151度。剛度是注塑制品脫模條件之一，較高的結(jié)晶度會減少制品在模內(nèi)的冷卻周期。結(jié)晶度會給低溫帶來脆弱性，如結(jié)晶度分別為55%，85%，95%的等規(guī)聚丙烯其脆化溫度分別為0度，10度，20度。（5）翹曲 結(jié)晶度提高會使體積減小，收縮加大，結(jié)晶型材料比非結(jié)晶型材料更易翹曲，這是因?yàn)橹破吩谀?nèi)冷卻時，由于溫度上的差異引起結(jié)晶度的差異，使密度不均，收縮不等，導(dǎo)致產(chǎn)生較高的內(nèi)應(yīng)力而引起翹曲，并使耐應(yīng)力龜裂能力降低。（6）光澤度 結(jié)晶度提高會增加制品的致密性。使制品表面光澤度提高，但由于球晶的存在會引起光波的散射，而使透明度降低。3影響結(jié)晶度的因素（1）溫度及冷卻速度 結(jié)晶有一個熱歷程，必然與溫度有關(guān)，當(dāng)聚合物熔體溫度高于熔融溫度時大分子鏈的熱運(yùn)動顯著增加，到大于分子的內(nèi)聚力時，分子就難以形成有序排列而不易結(jié)晶；當(dāng)溫度過低時，分子鏈段動能很低，甚至處于凍結(jié)狀態(tài)，也不易結(jié)晶。所以結(jié)晶的溫度范圍是在玻璃化溫度和熔融溫度之間。在高溫區(qū)（接近熔融溫度），晶核不穩(wěn)定，單位時間成核數(shù)量少，而在低溫區(qū)（接近玻璃化溫度）自由能低，結(jié)晶時間長，結(jié)晶速度慢，不能為成核創(chuàng)造條件。這樣在熔融溫度和玻璃化溫度之間存在一個最高的結(jié)晶速度和相應(yīng)的結(jié)晶溫度。溫度是聚合物結(jié)晶過程最敏感性因素，溫度相差1度，則結(jié)晶速度可能相差很多倍。聚合物從熔點(diǎn)溫度以上降到玻璃化溫度以下，這一過程的速度稱冷卻速度，它是決定晶核存在或生長的條件。注塑時，冷卻速度決定于熔體溫度和模具溫度之差，稱過冷度。根據(jù)過冷度可分以下三區(qū)。a等溫冷卻區(qū)，當(dāng)模具溫度接近于最大結(jié)晶速度溫度時，這時過冷度小，冷卻速度慢，結(jié)晶幾乎在靜態(tài)等溫條件下進(jìn)行，這時分子鏈自由能大，晶核不易生成，結(jié)晶緩慢，冷卻周期加長，形成較大的球晶。b快速冷卻區(qū)，當(dāng)模具溫度低于結(jié)晶溫度時過冷度增大，冷卻速度很快結(jié)晶在非等溫條件下進(jìn)行，大分子鏈段來不及折疊形成晶片，這時高分子松馳過程滯后于溫度變化的速度 ，于是分子鏈在驟冷下形成體積松散的來不及結(jié)晶的無定型區(qū)。例如：當(dāng)模具型腔表面溫度過低時，制品表層就會出現(xiàn)這種情況，而在制品心部由于溫度梯度的關(guān)系，過冷度小，冷卻速度慢就形成了具有微晶結(jié)構(gòu)的結(jié)晶區(qū)。c中速成冷卻區(qū)，如果把冷卻模溫控制在熔體最大結(jié)晶速度溫度與玻璃化溫度之間，這時接近表層的區(qū)域最早生成結(jié)晶，由于模具溫度較高，有利于制品內(nèi)部晶核生成和球晶長大。結(jié)晶的也比較完整。在這一溫度區(qū)來選擇模溫對成型制品是有利的，因?yàn)檫@時結(jié)晶速率常數(shù)大，模溫較低，制品易脫模，具注塑周期短。例如:PETP。建議模溫控制在（140~190度），PA6, PA66,模溫控制在（70~120度），PP模溫控制在（30~80）這有助于結(jié)晶能力提高在注塑中模溫的選擇應(yīng)能使結(jié)晶度盡可能達(dá)到最接近于平衡位置。過低過高都會使制品結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，在后期會發(fā)生結(jié)晶過程在溫度升高時而發(fā)生變化，引起制品結(jié)構(gòu)的變化。(2)熔體應(yīng)力作用，熔體壓力的提高，剪切作用的加強(qiáng)都會加速結(jié)晶過程。這是由于應(yīng)力作用會使鏈段沿受力方向而取向，形成有序區(qū)，容易誘導(dǎo)出許多晶胚，使用權(quán)晶核數(shù)量增加，生成結(jié)晶時間縮短，加速了結(jié)晶作用。壓力加大還會影響球晶的尺寸和形狀，低壓下容易生成大而完整的球晶，高壓下容易生成小而不規(guī)則的球晶。球晶大小和形狀除與大小有關(guān)還與力的形式有關(guān)。在均勻剪切作用下易生成均勻的微晶結(jié)構(gòu)，在直接的壓力作用下易生成直徑小而不均勻的球晶。螺桿式注塑機(jī)加工時，由于熔體受到很大的剪切力作用，大球晶被粉碎成微細(xì)的晶核，形成均勻微晶。而塞式注塑機(jī)相反。球晶的生成和發(fā)展與注塑工藝及設(shè)備條件有關(guān)。用溫度和剪切速率都能控制結(jié)晶能力。在高剪切速率下得到的PP制品冷卻后具有高結(jié)晶度的結(jié)構(gòu)，而且PP受剪切作用生成球晶的時間比無剪切作用在靜態(tài)熔體中生成球晶的時間要減少一半。對結(jié)晶型聚合物來說，結(jié)晶和取向作用密切相關(guān)，因此結(jié)晶和剪切應(yīng)力也就發(fā)生聯(lián)系；剪切作用將通過取向和結(jié)晶兩方面的途徑來影響熔體的粘度。從而也就影響了熔體在噴嘴，流道，澆口，型腔中的流動。根據(jù)聚合物取向作用可提前結(jié)晶的道貌岸然理，在注塑中提高注射壓力和注射速率而降低熔體粘度的辦法為結(jié)晶創(chuàng)造條件。當(dāng)然，應(yīng)以熔體不發(fā)生破裂為限。在注塑模具中發(fā)生結(jié)晶過程的重要特點(diǎn)是它的非等溫性。熔體進(jìn)入模具時，接近表面層先生成小球晶，而內(nèi)層生成大的球晶；澆口附近溫度高，受熱時間長結(jié)晶度高，而遠(yuǎn)離澆口處因冷卻快，結(jié)晶度低，所以造成制品性能上的不均勻性。第二節(jié) 取向效應(yīng)1取向機(jī)理聚合物在加工過程中，在力的作用下，流動的大分子鏈段一定會取向，取向的性質(zhì)和程度根據(jù)取向條件有很大的區(qū)別。按熔體中大分子受力的形式誤作用的性質(zhì)可分為剪切應(yīng)力作用下的“流動取向”和受拉伸作用下的“拉伸取向”。按取向結(jié)構(gòu)單元的取向方向，可分單軸和雙軸或平面取向。按熔體溫場的穩(wěn)定性可分等溫和非等溫流動取向。也可分結(jié)晶和非結(jié)晶取向。聚合物熔體在模腔中的流動是注塑的主要流動過程，熔體在型腔中取向過程，將直接影響制品的質(zhì)量。欲理解注塑制品在型腔中成型的機(jī)理需了解無定型聚合物的取向機(jī)理。充模時，無定型聚合物熔體是沿型壁流動，熔體流入型腔首先同模壁接觸霰成來不及取向的凍結(jié)層外殼。而新料沿著不斷增長地凝固層內(nèi)壁向前流動。推動波前峰向前移動?？拷虒拥姆肿渔湥欢吮还潭虒由?，而另一端被鄰層的分子鏈沿著流動方向而取向。由于靠近凝固層助力最大，速度最?。欢行耐饬鲃又ψ钚?，速度最大，這樣在垂直于流動方向上形成速度梯度；凝固層處的速度梯度最大，中心處的速度梯度最小，因此靠近凝固層的熔體流受剪切作用最強(qiáng)，取向程度最大，而在靠近中心層剪切作用最小，取向也最小，形成小取向?qū)訁^(qū)。2 取向?qū)χ破沸阅艿挠绊懹捎诜墙Y(jié)晶型聚合物的取向是大分子鏈在應(yīng)力作用方向上的取向，所以在取向方向的力學(xué)性質(zhì)明顯增加，而垂直于取向方向的力學(xué)性質(zhì)卻又明顯地降低；在取向方向的拉伸強(qiáng)度，斷裂伸長率，隨取向度增加而提高。雙軸取向的制品其力學(xué)性質(zhì)具有各異性并與兩個方向拉伸倍數(shù)有關(guān)。雙軸取向改變了單軸取向的力學(xué)性質(zhì)。在通常注塑條件下，注塑制品在流動方向上的拉伸強(qiáng)度大約是垂直方向的確良1~，而沖擊強(qiáng)度為1~10倍，說明垂直于流動 方向上的沖擊強(qiáng)度降低很多。注塑制品的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度隨取向度提高而上升。有的隨取向度高和結(jié)晶度的提高，其聚合物的玻璃化溫度值可升高~25度。由于在制品中存在有一定的高彈形秋，一定溫度下已取向的分子鏈段要產(chǎn)生松馳作用：非結(jié)晶型聚合物的分子鏈要重新蜷曲，結(jié)晶率與取向度成正比。所以收縮程度是取向程度的反映。線膨脹系數(shù)也將隨取向度而變化；在垂直于流動方向線膨脹系數(shù)比取向方向約大3倍。取向后的大分子被拉長，分子之間的作用力增加，發(fā)生“應(yīng)力硬化”現(xiàn)象，表現(xiàn)了注塑制品模量提高的現(xiàn)象?！皟鼋Y(jié)取向”越大，則越容易發(fā)生應(yīng)力松馳，制品收縮也越大。所以制品收縮反映了取向的程度。3 影響制品取向的因素在注塑加工中，聚合物熔體的取向過程可分兩個階段進(jìn)行。第一階段是充模階段，這時流動的特點(diǎn)是：熔體壓力低，剪切速率大，模壁處的物料在快速冷卻條件丐進(jìn)行。這一階段聚合物熔體的粘度主要是溫度和剪切速率的函數(shù)。第二階段是保壓階段。其特點(diǎn)是剪切速率低，壓力高，溫度逐漸下降。聚合物熔體的粘度主要依賴于溫度和注射壓力，但對取向影響主要是熔體加工溫度。對結(jié)晶影響主要是模具溫度。取向即與剪切或拉伸作用有關(guān)，也與大分子鏈的自由能有關(guān)。根據(jù)這種機(jī)理，控制取向的條件有以下因素。（1）物料溫度和模具溫度增高都會使取向效自學(xué)成才降低。因?yàn)槿垠w升高時粘度會降低。如果熔體加工溫度高它和凝固溫度之間的溫度域加寬，松馳時間加長，容易解取向。非結(jié)晶型聚合物的松馳時間是從加工溫度降至玻璃化溫度的時間，而對結(jié)晶型聚合物是加工溫度至熔化溫度的時間，由于熔點(diǎn)溫度高于玻璃化溫度，顯然非結(jié)晶型聚合物松馳時間要長于結(jié)晶型聚合物。因此加工結(jié)晶型聚合物冷卻速度大，松馳過程短。容易產(chǎn)生凍結(jié)取向。而非結(jié)晶型聚合物冷卻速度慢，松馳過程長容易解取向，取向效果將減小。（2）注射壓力增加可提高熔體的剪切自學(xué)成才?圖羥興俾?，有助釉傗欃高纺[擁娜∠蛐в?。因此，注射压力与保压压力的提高端E崾菇峋в肴∠蜃饔眉憂?，制品的密度将随保压压力导{叨端僭齔ぁ?BR（3）澆口封閉時間會影響取向效應(yīng)。如果熔體流動停止后，大分子的熱運(yùn)動仍較強(qiáng)烈，會使已取向的單元又發(fā)生松馳，產(chǎn)生解取向的效應(yīng)。采用大的澆口由于冷卻得慢，封閉時間延長，熔體流動時間延長增加了取向效果，尤其在澆口處的取向更為明顯，所以直澆口比點(diǎn)澆口更容易維持取向效應(yīng)。（4）模具溫度較低時，凍結(jié)取向效應(yīng)提高。而解取向作用減小。（5）關(guān)于充模速度對制品取向的影響?？焖俪淠鸨砻娌课坏母叨热∠?，但內(nèi)部取向小，因?yàn)樵谝欢囟葪l件下，快速充模會維持其制品心部在較高的溫度下冷卻，使冷卻時間加長，高分子松馳時間延長使解取向能力加強(qiáng)，所以心部取向程度反而比表層的小。在注射溫度相同條件下，慢速充模會延長流動時間，實(shí)際熔體溫度要降低，剪切力要增加。這時熔體的實(shí)際溫度與玻璃化溫度或熔點(diǎn)的區(qū)間要比快速充模區(qū)間小，則應(yīng)力松馳時間也短，所以解取向作用??；另一方面慢速充模熔體的溫度比快速充模時來得低些，解取向作用減小，而取向作用會增加。就制品心部的結(jié)構(gòu)形態(tài)而言，快速充模會引起較小的取向，而慢速充模反而會引起大的取向。綜上所述，影響聚合物結(jié)晶與取向的因素有以下幾個方面：1 溫度：a熔體溫度。b熔體加工過程的溫度。c模具溫度。d聚合物熔點(diǎn)。e聚合物玻璃化溫度。f熔體最大結(jié)晶速率溫度。2 時間：a聚合物加熱時間。b充模時間。c保壓時間。d澆口封閉時間。e冷卻時間。3 壓力：a充模壓力。b保壓壓力。4 速度：a充模速度。b塑化速度。第三節(jié) 內(nèi)應(yīng)力1 內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生在注塑制品中，各處局部應(yīng)力狀態(tài)是不同的，制品變形程度將決定于應(yīng)力分布。如果制品在冷卻時。存在溫度梯度，則這類應(yīng)力會發(fā)展，所以這類應(yīng)力又稱為“成型應(yīng)力”。注塑制品的內(nèi)應(yīng)力包兩種：一種是注塑制品成型應(yīng)力，另一種是溫度應(yīng)力。當(dāng)熔體進(jìn)入溫度較低的模具時，靠近模腔壁的熔體訊速地冷卻而固化，于是分子鏈段被“凍結(jié)”。由于凝固的聚合物層，導(dǎo)熱性很差，在制品厚度方向上產(chǎn)生較大的溫度梯度。制品心部凝固相當(dāng)緩慢，以致于當(dāng)澆口封閉時，制品中心的熔體單元還未凝固，這時注塑機(jī)又無法對冷卻收縮進(jìn)行補(bǔ)料。這樣制品內(nèi)部收縮作用與硬皮層作用方向是相反的；心部處于靜態(tài)拉伸而表層則處于靜態(tài)壓縮。在熔體充模流動時，除了有體積收縮效應(yīng)引起的應(yīng)力外。還有因流道，澆口出口的膨脹