[材料科學(xué)]塑料成型工藝西安交大ppt(編輯修改稿)
2025-02-15 13:39 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 心不變的情況下，一部分鏈段通過單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)而相對(duì)于另一部分鏈段的運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)可導(dǎo)致高分子主鏈伸展或卷曲，宏觀上表現(xiàn)有橡皮的回彈、拉伸等。 ? (3)鏈節(jié)、支鏈和側(cè)基的運(yùn)動(dòng) 實(shí)驗(yàn)表明，這類運(yùn)動(dòng)對(duì)聚合物的韌性有很大影響。 聚合物的熱力學(xué)性能 非晶態(tài)高聚物的熱力學(xué)性能 ? 固體聚合物可劃分為晶態(tài)聚合物和非晶態(tài)聚合物。取一塊線形非晶態(tài)（無定形）聚合物，對(duì)它施加一個(gè)恒定應(yīng)力，可發(fā)現(xiàn)試樣的形變和溫度的關(guān)系如圖1． 3所示。這種描述高聚物在恒定應(yīng)力作用下形變隨溫度改變而變化的關(guān)系曲線稱為熱力學(xué)曲線。 聚合物的熱力學(xué)性能 ? 由圖中可以看出，當(dāng)溫度較低時(shí)，試樣成剛性固體狀態(tài)，在外力作用下只發(fā)生較小變化。 ? 當(dāng)溫度升到某一定范圍后，試樣的形變明顯增加，并在隨后的溫度區(qū)間達(dá)到一種相對(duì)穩(wěn)定的形變。在這一區(qū)域中，試樣變成柔軟的彈性體，溫度繼續(xù)升高時(shí)形變基本上保持不變； ? 溫度再進(jìn)一步升高，則形變量又逐漸加大，試樣最后完全變成粘性的流體。 ? 根據(jù)這種變化特征，可以把非晶態(tài)高聚物按溫度區(qū)域不同劃分為三種力學(xué)狀態(tài) —— 玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)。 g? 聚合物的流變學(xué)性質(zhì) ? 流變學(xué)是研究物質(zhì)變形與流動(dòng)的一門學(xué)科，聚合物流變學(xué)研究的是聚合物材料在外力作用下產(chǎn)生的力學(xué)現(xiàn)象 (如應(yīng)力、應(yīng)變及應(yīng)變速率等 )與聚合物流動(dòng)時(shí)自身粘度之間的關(guān)系，以及影響聚合物流動(dòng)的各種因素，諸如聚合物的分子結(jié)構(gòu)、相對(duì)分子質(zhì)量的大小及其分布，成型溫度，成型壓力等。 ? 注射成型中，聚合物的成型依靠的是聚合物自身的變形和流動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，故有必要了解聚合物流變學(xué)，以便應(yīng)用流變學(xué)理論止確地選擇和確定合理的成型工藝條件，設(shè)計(jì)合理的注射成型澆注系統(tǒng)和模具結(jié)構(gòu)。 牛頓流體與非牛頓流體 ? 流體在管內(nèi)一般有層流和湍流兩種流動(dòng)狀態(tài)。層流的特征是流體質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)方向與流道軸線平行，其流動(dòng)速度也相同，所有流體質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)軌跡均相互平行，如圖 1． 5a所示；湍流的特點(diǎn)是管內(nèi)的流體質(zhì)點(diǎn)除了在與軸線平行的方向流動(dòng)外，還在管內(nèi)的橫向上做不規(guī)則的任意流動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)軌跡成紊亂狀態(tài)，如圖 1． 5b所示。 牛頓流體與非牛頓流體 ? 英國物理學(xué)家雷諾提出的流體的流動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變(由層流變?yōu)橥牧?)條件為 ? (1． 1) ? 式中 Re—— 雷諾數(shù)； ? d—— 管道直徑； ? 流體密度； ? v —— 流體速度； ? 流體動(dòng)力粘度； ? Rec— 臨界雷諾數(shù)。 cdv Re/Re ?? ?? 牛頓流體與非牛頓流體 ? 其中臨界雷諾數(shù) Rec的大小與流道的斷面形狀和流道壁的表面粗糙度有關(guān)系，對(duì)于光滑的圓管， Rec =2022～ 2300，故只有當(dāng)只 Re的值大于 2022～ 2300時(shí)，流體流動(dòng)的狀態(tài)才能轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧鳌? ? 大多數(shù)聚合物熔體的粘度都很高，成型時(shí)的流速不大，流體流動(dòng)的 Re值遠(yuǎn)小于 Rec一般為10左右，因此，通?？蓪⒕酆衔锶垠w的流動(dòng)視為層流狀態(tài)來進(jìn)行研究。 牛頓流體與非牛頓流體 ? 牛頓流體是指當(dāng)流體以切變方式流動(dòng)時(shí)，其切應(yīng)力與剪切速率間存在線性關(guān)系 .牛頓流體的流變方程式為： ? 式中 —— 切應(yīng)力， Pa； ? 比例常數(shù) (粘度 )，也稱為牛頓粘度，其大小反映了牛頓流體抵抗外力引起流動(dòng)變形的能力，Pas； ? —— 單位時(shí)間內(nèi)流體產(chǎn)生的切應(yīng)變，一般稱為剪切速率， s1。 ? ???? 牛頓流體與非牛頓流體 ? 由于大分子的長鏈結(jié)構(gòu)和纏結(jié)，聚合物熔體的流動(dòng)行為遠(yuǎn)比低分子液體復(fù)雜。在廣闊的剪切速率范圍內(nèi)，這類液體流動(dòng)時(shí)，切應(yīng)力和剪切速率不再成正比關(guān)系，熔體的粘度也不在是一個(gè)常數(shù)，因而聚合物熔體的流變行為不服從牛頓流動(dòng)規(guī)律。 ? 通常把不服從牛頓流動(dòng)規(guī)律的流動(dòng)稱為非牛頓型流動(dòng)，具有這種流動(dòng)行為的液體稱為非牛頓流體，在注射成型，其他絕大多數(shù)的聚合物熔體都表現(xiàn)為非牛頓流體，其表達(dá)式為 ? 式中 K—— 與聚合物和溫度有關(guān)的常數(shù)，可以反映聚合物熔體的粘稠性，稱為粘度系數(shù)； ? n—— 與聚合物和溫度有關(guān)的常數(shù)，可以反映聚合物熔體偏離牛頓流體性質(zhì)的程度，稱為非牛頓指數(shù)。 ? 上式也可改寫為 ? 式中 ηa—— 非牛頓流體的表觀粘度。 牛頓流體與非牛頓流體 ? 就表觀粘度的力學(xué)性質(zhì)而言，它與牛頓粘度相同。但是，表觀粘度表征的是，服從指數(shù)流動(dòng)規(guī)律的非牛頓流體在外力的作用下抵抗剪切變形的能力。由于非牛頓流體的流動(dòng)規(guī)律比較復(fù)雜，表觀粘度除與流體本身以及溫度有關(guān)以外，還受到剪切速率的影響，這就意味著外力的大小及其作用時(shí)間也能夠改變流體的粘稠性。 ? 式 (1． 3)中的 K值及 n值均可由實(shí)
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