【正文】 組成有關(guān)。2）流動(dòng)性的意義同熱塑性塑料類同。5）水分及揮發(fā)物含量主要來(lái)自塑料吸收的水分和在成型反應(yīng)過(guò)程中釋放出的副產(chǎn)物。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(huì)影響聚合物的結(jié)晶過(guò)程，一般能起促進(jìn)作用。緩冷時(shí)，ΔT值小，結(jié)晶通常由均相成核作用開(kāi)始，容易形成大的球晶，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，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，一般很少采用。3）聚合物成型時(shí)的流動(dòng)取向與制品形狀和澆口位置等因素有關(guān)，多數(shù)情況下大分子鏈段和其中纖維狀填料的取向往往是單軸取向和雙軸取向（或平面取向）的綜合。2）非結(jié)晶聚合物在成型條件下由于制品表層和中心的取向及解取向的程度差異，一般只在制品次表面層產(chǎn)生程度很高的取向，次表面層的深度與流動(dòng)距離有關(guān)，～。3）聚合物降解的現(xiàn)象表現(xiàn)為變色、氣泡、流紋、各種物理及力學(xué)性能的削弱、焦化。4）聚合物交聯(lián)的影響因素有：加熱溫度、硬化時(shí)間、反應(yīng)基團(tuán)及活點(diǎn)、應(yīng)力。液體流動(dòng)時(shí)處于層流還是湍流以雷諾數(shù)（Re）為準(zhǔn)，當(dāng)Re2100～4000為層流。不同液體的η值也不相同，與其分子結(jié)構(gòu)及溫度有關(guān)。3）聚合物熔體的流動(dòng)曲線是指對(duì)聚合物熔體或溶液在不同溫度下以τ～或ηa～作圖所得到的曲線，是確定加工工藝及加工條件所不可缺少的依據(jù)。2．4．3 聚合物加工過(guò)程對(duì)熔體流變性質(zhì)的影響2．4．3．1 加工時(shí)剪切速率的影響1）多數(shù)聚合物熔體的流動(dòng)特征表現(xiàn)為假塑性流體，即當(dāng)剪切速率增加時(shí)，熔體的粘度隨之下降，但不同種類的聚合物對(duì)剪切速率變化的敏感程度確是不一樣的。一般聚合物分子鏈的剛性與分子間力越大時(shí)，其粘度對(duì)溫度的敏感性就越大，如PC、PMMA、PA66等。2．4．3．4 熱塑性聚合物流變曲線的應(yīng)用1）根據(jù)流變曲線確定合理的工藝參數(shù)2）根據(jù)流變曲線采用低溫充模工藝2．4．3．5 熱固性聚合物流變曲線的應(yīng)用2．4．4 聚合物熔體在模內(nèi)的流動(dòng)行為2．4．4．1 端末效應(yīng)2．4．4．2 失穩(wěn)流動(dòng)和熔體破裂2．4．4．3 聚合物熔體的充模流動(dòng) 2．5 常用塑料及其性能2．5．1 塑料的性能2．5．2 熱塑性塑料2．5．2．1 聚乙烯（PE）1．基本特性 聚乙烯塑料是塑料工業(yè)中產(chǎn)量最大的品種。其透水氣性能較差，而透氧氣和二氧化碳以及許多有機(jī)物質(zhì)蒸氣的性能好。無(wú)味、無(wú)毒。其低溫使用溫度達(dá)15℃，低于35℃時(shí)會(huì)脆裂。3．成型特點(diǎn) 成型收縮范圍大，易發(fā)生縮孔、凹痕及變形；聚丙烯熱容量大，注射成型模具必須設(shè)計(jì)能充分進(jìn)行冷卻的冷卻回路；聚丙烯成型的適宜模溫為80℃左右，不可低于50℃，否則會(huì)造成成型塑件表面光澤差或產(chǎn)生熔接痕等缺陷。軟聚氯乙烯含有較多的增塑劑，它的柔軟性、斷裂伸長(zhǎng)率、耐寒性增加，但脆性、硬度、抗拉強(qiáng)度降低。由于電氣絕緣性能優(yōu)良而在電氣、電子工業(yè)中，用于制造插座。聚苯乙烯的力學(xué)性能與聚合方法、相對(duì)分子質(zhì)量大小。聚苯乙烯的著色性能優(yōu)良，能染成各種鮮艷的色彩。2．5．2．5 丙烯睛一丁二烯一苯乙烯共聚物（ABS）1．基本特性 ABS是由丙烯睛、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。水、無(wú)機(jī)鹽、堿、酸類對(duì)ABS幾乎無(wú)影響，在酮、醛、酯、氯代烴中會(huì)溶解或形成乳濁液，不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長(zhǎng)期接觸會(huì)軟化溶脹。2．主要用途 ABS在機(jī)械工業(yè)上用來(lái)制造齒輪、泵葉輪、軸承、把手、管道、電視外殼、儀表殼、儀表盤、水箱外殼、蓄電池槽、冷藏庫(kù)和冰箱襯里等。是一種透光性塑料，透光率達(dá)92％，優(yōu)于普通硅玻璃?；瘜W(xué)性能穩(wěn)定，能耐一般的化學(xué)腐蝕，但能溶于芳烴、氯代烴等有機(jī)溶劑。由二元胺和二元酸通過(guò)縮聚反應(yīng)制取或是以一種丙酰胺的分子通過(guò)自聚而成。尼龍耐堿、弱酸，但強(qiáng)酸和氧化劑能侵蝕尼龍。成型加工前必須進(jìn)行干燥處理；易吸潮，塑件尺寸變化較大；壁厚和澆口厚度對(duì)成型收縮率影響很大，所以塑件壁厚要均勻，防止產(chǎn)生縮孔，一模多件時(shí)，應(yīng)注意使?jié)部诤穸染鶆蚧?；成型時(shí)排除的熱量多，模具上應(yīng)設(shè)計(jì)冷卻均勻的冷卻回路；熔融狀態(tài)的尼龍熱穩(wěn)定性較差，易發(fā)生降解使塑件性能下降，因此不允許尼龍?jiān)诟邷亓贤矁?nèi)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。耐汽油及潤(rùn)滑油性能也很好。成型零件可達(dá)到很好的尺寸精度并在很寬的溫度變化范圍內(nèi)保持其尺寸的穩(wěn)定性。2．主要用途 在機(jī)械上主要用作各種齒輪、蝸輪、螞桿、齒條、凸輪、芯軸、軸承、滑輪、鐵鏈、螺母、墊圈、泵葉輪、燈罩、節(jié)流閥、潤(rùn)滑油輸油管、各種外殼、蓋板、容器、冷凍和冷卻裝置零件等。還有很好的剛性。2．5．2．11 聚苯醚（PPO）1．基本特性 聚苯醚是由6二甲基苯酚聚合而成的，全稱為聚二甲基苯醚。缺點(diǎn)是塑件內(nèi)應(yīng)力大，易開(kāi)裂，熔融粘度大，流動(dòng)性差，疲勞強(qiáng)度較低。具有較好的電氣絕緣性能，特別是在潮濕狀態(tài)下的介電性能優(yōu)異。聚四氟乙烯具有卓越的性能，非一般熱塑性塑料所能比擬，因此，有“塑料王”之稱。聚四氟乙烯在防腐化工機(jī)械上用于制造管子、閥門、泵、涂層襯里等；在電絕緣方面廣泛應(yīng)用在要求有良好高頻性能并能高度耐熱、耐寒、耐腐蝕的場(chǎng)合如噴氣式飛機(jī)、雷達(dá)等方面。也可用于制作耐腐蝕的透明零件，如密封填料、高壓閥的閥座。聚全氟乙丙烯通?？捎脕?lái)代替聚四氟乙烯，用于化工、石油、電子、機(jī)械工業(yè)及各種尖端科學(xué)技術(shù)裝備的元件或涂層等。酚醒塑料大致可分為四類：①層壓塑料；②壓塑料；③纖維狀壓塑料；④碎屑狀壓塑料。木質(zhì)層壓塑料適用于作水潤(rùn)滑冷卻下的軸承及齒輪等。但耐水性較差，在水中長(zhǎng)期浸泡后電氣絕緣性能下降。2．5．3．3 環(huán)氧樹(shù)脂（EP）1．基本特性 環(huán)氧樹(shù)脂是含有環(huán)氧基的高分子化合物。2．主要用途 環(huán)氧樹(shù)脂可用作金屬和非金屬材料的粘合劑，用于封裝各種電子元件。3）塑料的化學(xué)性能，如對(duì)接觸物的耐性、衛(wèi)生程度和使用上的安全性等。（三）塑件形狀1）塑件的內(nèi)外表面形狀應(yīng)有利于制品成型和脫模取件，盡可能避免側(cè)向凹凸。2）防變形結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)取決于塑件形狀、使用要求、模具結(jié)構(gòu)及工藝等因素。2）直接成型的塑料螺紋不宜采用細(xì)牙螺紋，精度要求低于3級(jí)，螺紋的最外圈和最內(nèi)圈應(yīng)留有臺(tái)階。（十三）文字、符號(hào)及標(biāo)記文字、符號(hào)及標(biāo)記的應(yīng)用要考慮模具制造工藝和經(jīng)濟(jì)成本等因素，類型有凸形和凹形。2）對(duì)成型各種塑料的工藝適應(yīng)性強(qiáng)。2）壓力注射壓力、保壓壓力、塑化壓力。2）壓縮過(guò)程嵌件安放、定量加料、合模加熱、加壓充模、卸壓排氣、交聯(lián)固化、冷卻脫模。4）費(fèi)用較低，適合連續(xù)大量生產(chǎn)。4）牽引速度牽引比。3）工藝操作牽引、卷取、切割。3）時(shí)間壓縮時(shí)間。3）生產(chǎn)率低，較難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。工藝準(zhǔn)備：注射機(jī)料筒清洗、嵌件預(yù)熱、脫模劑選用。3）在設(shè)計(jì)塑件時(shí)應(yīng)同時(shí)考慮其成型模具的總體結(jié)構(gòu)，使模具型腔易于制造，工作機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單。（十二）嵌件設(shè)計(jì)1）嵌件的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮塑件的使用要求、模具結(jié)構(gòu)工藝、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)成本等因素。2）圓角半徑的選用應(yīng)考慮塑件壁厚和模具制造工藝的要求。3）脫模斜度值應(yīng)根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)、使用情況、成型要求靈活選用。2）尺寸精度與模具的結(jié)構(gòu)形式、制造精度、磨損程度、塑料收縮率的波動(dòng)、成型工藝條件、制品后變形等因素有關(guān)。 2．6 練習(xí)思考題1）什么是聚合物高分子？具有的主要特征是什么？2）為什么聚合物的性能與其分子鏈形狀和空間構(gòu)型有關(guān)？3）什么是聚合物分子的柔順性？4）談一談聚合物在加工過(guò)程中聚集態(tài)的轉(zhuǎn)變及其加工性質(zhì)？5）為什么聚合物加工成型后還會(huì)繼續(xù)發(fā)生尺寸和形狀的改變？6）談一談聚合物結(jié)晶的特點(diǎn)及對(duì)制品性能的影響？7）談一談聚合物取向的概念及對(duì)制品性能的影響？8）什么是聚合物流變學(xué)？9）剪切速率和速度梯度的意義是否完全等同？為什么？10）牛頓流體的基本特征是什么？11）非牛頓流體的基本特征是什么？繪制其流動(dòng)曲線。其最突出的特點(diǎn)是粘結(jié)能力很強(qiáng)，是人們熟悉的“萬(wàn)能膠”的主要成分。能像陶瓷一樣方便地去掉茶漬一類污染物，且有重量輕、不易碎的特點(diǎn)。3．成型特點(diǎn) 成型性能好，特別適用于壓縮成型；模溫對(duì)流動(dòng)性影響較大，一般當(dāng)溫度超過(guò)160℃時(shí)流動(dòng)性迅速下降；硬化時(shí)放出大量熱，厚壁大型塑件內(nèi)部溫度易過(guò)高，發(fā)生硬化不勻及過(guò)熱現(xiàn)象。缺點(diǎn)是質(zhì)脆，沖擊強(qiáng)度差。2．5．3 熱固性塑料2．5．3．1 酚醛塑料（PF）1．基本特性 酚醛塑料是熱固性塑料的一個(gè)品種，它是以酚醛樹(shù)脂為基礎(chǔ)而制得的。其突出的優(yōu)點(diǎn)是抗沖擊性能好。（2）聚三氟氯乙烯（PCTFE） 聚三氟氯乙烯呈乳白色。聚四氟乙烯的電氣絕緣性能良好，且不受環(huán)境濕度、溫度和電頻率的影響。3．成型特點(diǎn) 塑件內(nèi)應(yīng)力小，成型收縮率小，尺寸穩(wěn)定性好，宜成型高精度、形狀復(fù)雜、多嵌件的中小型塑件；吸水性小，加工前必須進(jìn)行干燥處理；模溫對(duì)塑件影響顯著，模溫高，塑件抗拉、抗彎、抗壓強(qiáng)度均有一定提高，堅(jiān)硬而不透明，但沖擊強(qiáng)度及伸長(zhǎng)率下降；成型時(shí)有微量氯化氫等腐蝕氣體放出。2．5．2．12 氯化聚醚（CPT）1．基本特點(diǎn) 氯化聚醚是一種有突出化學(xué)穩(wěn)定性的熱塑性工程塑料，對(duì)多種酸、堿和溶劑有良好的抗腐蝕性，化學(xué)穩(wěn)定性僅次于聚四氟乙烯（塑料王），而價(jià)格比聚四氟乙烯低廉。使用溫度范圍寬，長(zhǎng)期使用溫度為127～121℃，脆化溫度低達(dá)170℃，無(wú)載荷條件下的間斷使用溫度達(dá)205℃。但其耐氣候性較差。所以一般用提高溫度的辦法來(lái)增加熔融塑料的流動(dòng)性。聚碳酸酯吸水率較低，能在較寬的溫度范圍內(nèi)保持較好的電性能。箱體、化工容器、泵葉輪、鼓風(fēng)機(jī)葉片、配電盤、線圈座、各種輸油管、塑料彈簧等。有較高的機(jī)械強(qiáng)度及抗拉、抗壓性能和突出的耐疲勞強(qiáng)度，特別適合于作長(zhǎng)時(shí)間反復(fù)承受外力的齒輪材料。其穩(wěn)定性較差，一般只能在80～100℃之間使用。尼龍有優(yōu)良的力學(xué)性能，抗拉、抗壓。3．成型特點(diǎn)1）為了防止塑件產(chǎn)生氣泡、混濁、銀絲和發(fā)黃等缺陷，影響塑件質(zhì)量，原料在成型前要很好地干燥。373有機(jī)玻璃是372粉料100份加上丁睛橡膠5份的共混料，有較高的耐沖擊韌性。3．成型特點(diǎn) ABS在升溫時(shí)粘度增高，所以成型壓力較高，塑料上的脫模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理；易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減小澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小。其缺點(diǎn)是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70℃左右，熱變形溫度約為93℃左右?！痗m3。2．主要用途 聚苯乙烯在工業(yè)上可作儀表外殼、燈罩、化學(xué)儀器零件、透明模型等。能耐堿、硫酸、磷酸、10％～30％的鹽酸、稀醋酸及其他有機(jī)酸，但不耐硝酸及氧化劑的作用。所以必須加入穩(wěn)定劑和潤(rùn)滑劑，并嚴(yán)格控制溫度及熔料的滯留時(shí)間；不能用一般的注射成型機(jī)成型聚氯乙烯，因?yàn)榫勐纫蚁┠蜔嵝院蛯?dǎo)熱性不好，用一般的注射機(jī)將料筒內(nèi)的物料溫度加熱到166～193℃時(shí)會(huì)引起分解。其應(yīng)用溫度范圍較窄，一般在15～55℃之間。根據(jù)不同的用途可以加人不同的添加劑，使聚氯乙烯塑件呈現(xiàn)不同的物理性能和力學(xué)性能。2．主要用途 聚丙烯可用作各種機(jī)械零件如法蘭、接頭、泵葉輪、汽車零件和自行車零件。屈服強(qiáng)度、抗拉、抗壓強(qiáng)度和硬度及彈性比聚乙烯好。2．主要用途 低壓聚乙烯可用于制造塑料管、塑料板、塑料繩以及承載不高的零件，如齒輪、軸承等；高壓聚乙烯常用于制作塑料薄膜、軟管。 聚乙烯無(wú)毒、無(wú)味、呈乳白色。2）不同聚合物對(duì)于壓力的敏感性是不同的，其與聚合物的分子結(jié)構(gòu)、分子量等因素有關(guān)。4）在成型加工中，通常選擇粘度對(duì)剪切速率敏感性小的區(qū)域進(jìn)行，此時(shí)剪切速率的波動(dòng)對(duì)塑料制品的質(zhì)量影響不大。S）稱為表觀粘度（或剪切粘度），反映了非牛頓液體在外力作用下抵抗剪切變形的能力，其與流體性質(zhì)及溫度有關(guān)，另外還受剪切速率的影響。例1 以τ～或η～作圖繪制牛頓流體的流動(dòng)曲線。2）液層間的粘性阻力、管壁的摩擦力等因素使相鄰薄層液體在移動(dòng)方向上存在著速度差，液層間單位距離內(nèi)的速度差稱為速度梯度，表示為 ，單位S1。聚合物流變學(xué)主要研究應(yīng)力作用下的高分子材料產(chǎn)生彈性、塑性和粘性形變的行為以及研究這些行為與各種因素（聚合物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、聚合物體系組成、溫度、力的大小、力作用方式、作用時(shí)間等）之間的相互關(guān)系。2．3．3．2 聚合物的交聯(lián)1）聚合物交聯(lián)是指聚合物由線型分子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轶w型結(jié)構(gòu)的化學(xué)反應(yīng)。5）聚合物中的固體纖維狀填料在模具型腔內(nèi)的流動(dòng)行為較為復(fù)雜，但其取向結(jié)構(gòu)主要與流動(dòng)方向保持一致，因此設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)對(duì)制品方向布置及澆口開(kāi)設(shè)位置等進(jìn)行充分考慮，對(duì)取向產(chǎn)生有利的影響。3）聚合物取向的程度對(duì)大分子間的作用力、軟化溫度、熱收縮率、線膨脹系數(shù)等產(chǎn)生較明顯的影響。3）成型加工中受到高應(yīng)力的作用時(shí)，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。2）非晶區(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。2）聚合物熔體冷卻結(jié)晶時(shí)通常生成球晶，在高應(yīng)力的作用下還能生成纖維狀晶體。壓縮率是指塑料的體積與塑料制品的體積之比。一般分子結(jié)構(gòu)相似者較易相容，可以得到類似共聚物的綜合性能，是改進(jìn)塑料性能的重要途徑之一。流動(dòng)性能通常用熔融指數(shù)（MI）測(cè)定法或螺旋線長(zhǎng)度試驗(yàn)法來(lái)衡量，一般分為好、中、差三類。例1 塑料制品的應(yīng)力松弛現(xiàn)象及溫度和時(shí)間的等同效應(yīng)？例2 塑料或橡膠制品的消音、減震現(xiàn)象？2．2．2 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(guò)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(shí)對(duì)模具設(shè)計(jì)及其質(zhì)量要求影響很大。溫度高于Tf（Tm）時(shí)——聚合物處于粘流態(tài)，形變以粘性形變?yōu)橹鳌？梢酝ㄟ^(guò)增塑、共混、改變分子量及其分布、交聯(lián)和填充無(wú)機(jī)填料等技術(shù)來(lái)調(diào)整使用溫度范圍。2）高彈態(tài) 分子的熱運(yùn)動(dòng)能量較高，分子鏈表現(xiàn)出很好的柔順性，能產(chǎn)生較大的彈性變形，但變形與回復(fù)都與時(shí)間有關(guān)，又稱為橡膠態(tài)。3）特殊塑料是指具有某些特殊性能及用途的塑料。2．1．2 塑料的組成及分類2．1．2．1 塑料的組成1）塑料材料的性能主要取決于聚合物的結(jié)構(gòu)及性能，同時(shí)決定了塑料的