【正文】 式換算 R??a??vRRa LqpRnn2134 ?????????? ? ????aR nn ?? ?? ??413 （ 246） 假塑性流體在等截面圓管中流動時的表觀黏度（ ηa）可用下式算得 （ 247） nvRqnnKLpR ?????? ????344132 ?64 塑料成型加工與模具 Plastics Molding amp。 Mold Designing 主講教師： 袁寶國 第二章 塑料成型理論基礎(chǔ) 64/78 2022年 5月 27日星期五 簡化處理： 若平行板狹縫形通道的寬與高之比大于 10，即可忽略寬度方向上兩側(cè)壁表面對熔體流動的摩擦阻力，認為熔體在狹縫中流動時只有上、下二平行板表面的摩擦阻力的作用，流體的速度只在狹縫高度方向上有變化，這就使原為二維流動的流變學(xué)關(guān)系能當(dāng)作一維流動處理。 65 塑料成型加工與模具 Plastics Molding amp。 Mold Designing 主講教師： 袁寶國 第二章 塑料成型理論基礎(chǔ) 65/78 2022年 5月 27日星期五 流體受力分析： 設(shè)平行板狹縫通道的寬度 W，高 2H，在長度為 L的一段上存在壓力差 Δp=pp0；如果壓力梯度 (Δp／ L)產(chǎn)生的推動力足以克服內(nèi)外摩擦阻力，熔體即可由高壓端向低壓流動。 在狹縫高度方向的中平面上、下對稱地取一長方體液柱單元 。 液柱單元受到的推動力為 F1=2WhΔp，受到上、下兩液層的摩擦阻力為 F2=2WLτh，在達到穩(wěn)態(tài)流動后，有 2WLτh=2WhΔp， 66 塑料成型加工與模具 Plastics Molding amp。 Mold Designing 主講教師： 袁寶國 第二章 塑料成型理論基礎(chǔ) 66/78 2022年 5月 27日星期五 經(jīng)化簡后得 τh=hΔp/L (248) 狹縫上、下壁面處（ h=H）熔體的切應(yīng)力 LpHH??? （ 249） 假塑性流體，聯(lián)立式（ 23） 、（ 248）得任一液層的剪切速率 nh LKph /1?????? ???? （ 250） 狹縫上、下壁面處（ h=H）的剪切速率 H??nH LKpH /1?????? ???? （ 2— 51） 因 =（ dv/dh） ,將（ 250）代入此式 h??dhhLKpdv nn11?????? ??nK ?? ??67 塑料成型加工與模具 Plastics Molding amp。 Mold Designing 主講教師： 袁寶國 第二章 塑料成型理論基礎(chǔ) 67/78 2022年 5月 27日星期五 平行板狹縫通道高度方向上的速度分布表達式 ???????? ??????? ????????? ??? ???? nnnnnnnHhvh hHLKpnndhhLKpdvv 111110 1（ 252） 即熔體在平行板狹縫通道中流動時，在狹縫的高度方向上的速度分布有拋物線形特征。 非牛頓熔體在平行板狹縫通道中流動時的體積流率(qv)計算式 ?????????????? ?????? nnnHhv WHKLpnnW d hvq 1210 1222 （ 253） 對于牛頓流體將 n=l和 K=η代人式 (2— 53)，即得牛頓流體在平行板狹縫通道中流動時的體積流率 LpWHqv ?32 3 ?? (254) 68 塑料成型加工與模具 Plastics Molding amp。 Mold Designing 主講教師： 袁寶國 第二章 塑料成型理論基礎(chǔ) 68/78 2022年 5月 27日星期五 上兩式表明，流體通過平行板狹縫通道時，其體積流率隨通道截面尺寸 (W和 H)和壓力梯度 (Δp／ L)的增大而增大，隨流體黏度的增大而減小。 將式 (2— 51) 和式 (2— 53) 聯(lián)立，可以得到狹縫通道上、下壁面處剪切速率的另一表達式為 ???????????? ???2212WHqnn vH? （ 255） 此式表明，對牛頓流體或已知 n值的假塑性流體，在已知截面尺寸的平行板狹縫通道中流動時，只要測得體積流率即可計算得到上、下壁面的剪切速率。 nH LKpH /1?????? ?????????????????? ????nnnv WHKLpnnq 12112269 塑料成型加工與模具 Plastics Molding amp。 Mold Designing 主講教師： 袁寶國 第二章 塑料成型理論基礎(chǔ) 69/78 2022年 5月 27日星期五 六、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) 從試驗得出的熱塑性塑料聚合物流變曲線可知，大多數(shù)熔體雖然具有一定的假塑性性質(zhì)，但在不同的剪切速率范圍內(nèi)，黏度對剪切速率的敏感性不同。在有的區(qū)域，剪切速率發(fā)生任何微小的變化都會使黏度出現(xiàn)很大的波動，給注射控制造成極大困難，即引起工藝條件不穩(wěn)定、充模料流不穩(wěn)定、制件密度不均、殘余應(yīng)力過大、收縮不均勻等問題；但在有的區(qū)域，通過改變剪切速率，又不能有效地改善流動性能。為此可以選擇合理的注射壓力和注射速度等工藝參數(shù)，使注射熔體的剪切速率保持在合理的區(qū)域之間。 70 塑料成型加工與模具 Plastics Molding amp。 Mold Designing 主講教師： 袁寶國 第二章 塑料成型理論基礎(chǔ) 70/78 2022年 5月 27日星期五 2．根據(jù)流變曲線采用低溫充模工藝 為什么提倡采用低溫充模工藝？ 因為熱塑性塑料制件中，采用低溫充模工藝，對提高制件質(zhì)量和縮短成型周期都有好處。 具體措施：降低熔體溫度、提高剪切速率。 剪切速率增大或減小的方法： 調(diào)整注射速度或改變澆口截面尺寸等。如模具采用點澆口是提高剪切速率的一個有效措施。 71 塑料成型加工與模具 Plastics Molding amp。 Mold Designing 主講教師： 袁寶國 第二章 塑料成型理論基礎(chǔ) 71/78 2022年 5月 27日星期五 七、熱固性聚合物的流變學(xué)性質(zhì) 主要指黏度隨交聯(lián)反應(yīng)而發(fā)生的變化。 熱固性聚合物注射成型的特點： 除發(fā)生物理變化外還伴隨著化學(xué)反應(yīng)。加熱不僅是為了使原來呈現(xiàn)線型大分子結(jié)構(gòu)的預(yù)聚物熔融后能在壓力作用下產(chǎn)生變形流動，并在模具中獲得制品形狀，還必須使充入模腔中的預(yù)聚物熔體能在一定溫度下發(fā)生交聯(lián)化學(xué)反應(yīng)，以便能固化定型為制品。熱固性聚合物一經(jīng)交聯(lián)反應(yīng)，其線型結(jié)構(gòu)就會轉(zhuǎn)變成體型結(jié)構(gòu)，即使再加熱，大分子也不會發(fā)生解纏和滑移，黏度變得無限大，永遠失去變形流動的能力。 72 塑料成型加工與模具 Plastics Molding amp。 Mold Designing 主講教師： 袁寶國 第二章 塑料成型理論基礎(chǔ) 72/78 2022年 5月 27日星期五 影響熱固性聚合物成型黏度的主要因素：交聯(lián)反應(yīng)速度。即聚合物體系內(nèi)產(chǎn)生的體型結(jié)構(gòu)數(shù)量。 描述聚合物交聯(lián)反應(yīng)速度與黏度之間關(guān)系的參數(shù)為：加熱時間和溫度。 當(dāng)熱固性聚合物的成型溫度達到交聯(lián)反應(yīng)的臨界值后，其黏度 ηs與加熱時間 t的關(guān)系可用經(jīng)驗公式表達，即 ats eA 1??(256) 式中 A a—— 與聚合物有關(guān)的常數(shù)。 73 塑料成型加工與模具 Plastics Molding amp。 Mold Designing 主講教師： 袁寶國 第二章 塑料成型理論基礎(chǔ) 73/78 2022年 5月 27日星期五 ?bJ eAt??2 （ 257） 式中 A b—— 與聚合物有關(guān)的常數(shù)； θ—— 聚合物的溫度。 綜合加熱時間和溫度的影響，熱固性聚合物的交聯(lián)反應(yīng)速度 v1，可用下式定性表示 ?batAev ??1（ 258） 式中 A—— 與聚合物有關(guān)的常數(shù)。 在交聯(lián)反應(yīng)溫度以上，熱固性聚合物的黏度與其加熱溫度之間的關(guān)系可用體型結(jié)構(gòu)的數(shù)量達到某一數(shù)值所需用的時間 tJ表征，即 74 塑料成型加工與模具 Plastics Molding amp。 Mold Designing 主講教師： 袁寶國 第二章 塑料成型理論基礎(chǔ) 74/78 2022年 5月 27日星期五 ② 在交聯(lián)反應(yīng)溫度以上，溫度升高，熱固性聚合物完成交聯(lián)反應(yīng)需用的時間縮短，交聯(lián)反應(yīng)速度加快，熱固性聚合物的黏度增大。 ① 在交聯(lián)反應(yīng)溫度以上，熱固性聚合物加熱時間延長黏度增大。其原因為交聯(lián)反應(yīng)速度增大、體型結(jié)構(gòu)增多、聚合物分子鏈結(jié)構(gòu)間的連接力加強； 以上三式分析可知 ： 75 塑料成型加工與模具 Plastics Molding amp。 Mold Designing 主講教師： 袁寶國 第二章 塑料成型理論基礎(chǔ) 75/78 2022年 5月 27日星期五 圖 2— 22定性地給出了溫度與流動性的關(guān)系： ① 熱固性聚合物在其交聯(lián)反應(yīng)溫度 θjc以上，流動性隨溫升而降低； ② 溫度達到交聯(lián)反應(yīng)臨界值之前，流動性隨溫升而提高。 制訂熱固性聚合物注射成型工藝和設(shè)計模具時應(yīng)注意，溫度對熱固性聚合物黏度具有階段性影響： ① 在交聯(lián)反應(yīng)溫度以下選擇一個最佳注射溫度，以便熔體能在較低的黏度下流動； 76 塑料成型加工與模具 Plastics Molding amp。 Mold Designing 主講教師： 袁寶國 第二章 塑料成型理論基礎(chǔ) 76/78 2022年 5月 27日星期五 ② 在交聯(lián)反應(yīng)溫度以上選擇一個最佳模溫，以便制品能在模腔中迅速經(jīng)過交聯(lián)而定型固化。 當(dāng)然，熱固性聚合物成型流動時的剪切作用對于黏度和流動性也有影響，通過交聯(lián)反應(yīng)速度來體現(xiàn)。提高切應(yīng)力可使剪切速率增大，會增加聚合物體系內(nèi)活性分子間的碰撞機會并產(chǎn)生較大的摩擦熱，導(dǎo)致交聯(lián)反應(yīng)活化能降低，交聯(lián)反應(yīng)速度加快，黏度隨之增大，流動性隨之降低。 最后指出，在熱固性聚合物的成型加工中，交聯(lián)之前的熔體在流動過程中的取向、結(jié)晶以及熔體破裂等現(xiàn)象都很輕微，生產(chǎn)中不經(jīng)常遇到這些問題。