文/美國特工人員高分子 zhongming

一、會(huì)合物的物理狀況

會(huì)合物按結(jié)晶本能可分紅兩類，一類為有結(jié)晶目標(biāo)，另一類無結(jié)晶目標(biāo)。有結(jié)晶目標(biāo)的會(huì)合物，在普遍情景下，也不是一個(gè)百分之百的晶體，而是一個(gè)結(jié)晶區(qū)和無結(jié)晶區(qū)并存的體制。不管是不許結(jié)晶的會(huì)合物，仍舊不妨結(jié)晶而沒有結(jié)晶的會(huì)合物，或是仍舊結(jié)晶會(huì)合物中的非結(jié)晶局部都生存著四種各別的物理積聚態(tài)，即三個(gè)非晶態(tài)（玻璃態(tài)、高彈態(tài)和黏流態(tài)）與一個(gè)晶態(tài)。對于非晶態(tài)會(huì)合物而言，在確定的外力效率下，會(huì)合物的三種物理狀況在各別的溫度范疇內(nèi)展示。當(dāng)溫度較低（或常溫）時(shí)，分子與分子之間的作使勁較大，除少量鏈節(jié)有某些自在外，長鏈分子的疏通基礎(chǔ)上被停止，所有會(huì)合物具備確定的剛性和硬度，但不發(fā)脆，此時(shí)表露為玻璃態(tài)；當(dāng)溫度飛騰，熱疏通能量連接減少，會(huì)合物的體積伸展，到達(dá)某一水平后，固然所有大分子鏈尚不許挪動(dòng)，但分子中的鏈段都有充滿的震動(dòng)空間，能爆發(fā)位移，所以分子的形勢不妨爆發(fā)拉直或彎曲等變革，但它們在分子構(gòu)造上的總陳設(shè)仍舊靜止，這時(shí)候表露出柔嫩而富裕彈性的高彈態(tài)；若溫度連接飛騰，直到所有大分子鏈都能挪動(dòng)，即發(fā)端塑性震動(dòng)，變成黏流態(tài)。各態(tài)的特性，重要由樣式本領(lǐng) (伸長率或收縮率) 展現(xiàn)出來。如圖 1-1 所示。

圖 1-1 在恒壓下熱塑性塑料三態(tài)圖

1—非結(jié)晶型塑料；2—結(jié)晶型塑料

從圖1-1可知：

Tg 表白資料從玻璃態(tài)變化為高彈態(tài)的溫度，稱作玻璃化溫度；

Tf 表白資料從高彈態(tài)變化為黏流態(tài)的溫度，稱作黏流溫度；

當(dāng)溫度升高到Td時(shí)，會(huì)合物發(fā)端領(lǐng)會(huì)，此時(shí)的溫度稱作領(lǐng)會(huì)溫度；當(dāng)溫度低于Tx時(shí)，在很小的外力效率下，大分子鏈爆發(fā)斷裂，這一溫度稱作脆化溫度。在脆化溫度下，會(huì)合物居于脆態(tài)，資料遺失運(yùn)用價(jià)格。會(huì)合物的三態(tài)變革是可逆的：當(dāng)溫度降至Tf時(shí)，會(huì)合物將從黏流態(tài)變化為高彈態(tài)；當(dāng)溫度貶低到常溫時(shí)，塑料將變?yōu)椴ＡB(tài)。在塑料的成型中以是能贏得所訴求成品的好多形勢和尺寸精度，恰是運(yùn)用了會(huì)合物在各別溫度下的三態(tài)變革的個(gè)性。

Tg～Tf為高彈態(tài)。它有兩個(gè)特性：（1）在較小外力效率下可爆發(fā)很大的形變，初始時(shí)變形隨溫度的普及而增大，到確定控制后變?yōu)楹愣?，外力廢除后不妨回復(fù)從來形勢，這種形變稱為高彈形變；（2）高彈形變不是剎時(shí)爆發(fā)的, 而是隨功夫漸漸興盛的。也即是說，高彈變形不像普彈變形 ( 如鋼絲繃簧) 那么，在外力廢除后能登時(shí)恢恢復(fù)狀，而是要推遲少許功夫。Tf～Td為黏流態(tài)。塑料成型加工即是在這個(gè)溫度范疇內(nèi)舉行。 溫度范疇愈寬，成型加工就愈簡單，塑料也愈不簡單領(lǐng)會(huì)。Tf～Td的范疇愈窄，成型加工艱巨愈大。按照塑料隨受熱溫度的各別而生存著上述三種狀況的這一本質(zhì)，即使須要把塑料加工成成品，就訴求沿用與之相符合的百般加工本領(lǐng)。比方，玻璃態(tài)塑料可用車、銑、鉆、鋸、刨等板滯加工本領(lǐng)；高彈態(tài)塑料可用熱沖壓、委曲、真空成型等二次加工本領(lǐng)；黏流態(tài)塑料可用抽出成型、打針成型、拔絲成型等加工本領(lǐng)。莊重地說，會(huì)合物三態(tài)變化的溫度不是實(shí)足恒定的。會(huì)合物三態(tài)的變化除去與溫度相關(guān)外, 還和應(yīng)力效率的功夫和作使勁強(qiáng)加的速率等成分相關(guān)。所以，莊重的溫度變化點(diǎn)Tg、Tf和Td是不生存的，惟有從一種變形占上風(fēng)變化為另一變形占上風(fēng)的溫度范疇。

同聲，跟著同系會(huì)合物分子量的減少，從玻璃態(tài)向黏流態(tài)的過度地區(qū)移向高溫范疇。其余，在具備剛性分子的會(huì)合物中高彈態(tài)的溫度范疇較窄。

從圖1-第11中學(xué)還可領(lǐng)會(huì)，非結(jié)晶型會(huì)合物和結(jié)晶型會(huì)合物的三態(tài)變革有鮮明的各別，前者有鮮明的三態(tài)變革，而結(jié)晶型會(huì)合物的高彈態(tài)卻不鮮明，當(dāng)溫度高于融化溫度時(shí)便很快地融化而居于黏流4態(tài)。其余，結(jié)晶型會(huì)合物在低于融化溫度下，它的形變量很小。也即是說，耐熱本能上面比非結(jié)晶型會(huì)合物有所矯正。比方，普遍會(huì)合方法治得的非結(jié)晶型聚苯乙烯的Tg = 80℃ ，而定向會(huì)合法治得 的結(jié)晶型聚苯乙烯的融化溫度到達(dá)230～240℃，運(yùn)用范疇寬得多。由此看來，非結(jié)晶型塑料只能在脆化溫度和玻璃化溫度之間運(yùn)用，而結(jié)晶型塑料可在脆化溫度至融化溫度之間運(yùn)用。

二、會(huì)合物熔體的流變性

上頭簡本地提出了非晶態(tài)會(huì)合物在各別溫度下的三種物理狀況、成型加工的溫度范疇以及怎樣采用相映的成型本領(lǐng)，然而，只是知曉這一點(diǎn)是不夠的。咱們領(lǐng)會(huì)，塑料成型加工成品，常常都是經(jīng)過黏流態(tài)來實(shí)行的，由于在這種狀況下的會(huì)合物不只容易震動(dòng)，并且容易變形，這給它的保送和造型帶來很大的簡單。為了領(lǐng)會(huì)塑料的流變本能，人們舉行了深刻精致的接洽處事，博得了確定的功效。 所謂的流變學(xué)是經(jīng)過應(yīng)力、應(yīng)急和功夫來接洽物料的震動(dòng)和變形本能的一門學(xué)科。在塑料成型加工中，援用流變學(xué)的功效對工藝、擺設(shè)和胎具等上面均有引導(dǎo)意旨。

（一）非牛頓震動(dòng)

在塑料成型中，并不控制用黏流態(tài)的會(huì)合物（會(huì)合物熔體），也不妨沿用會(huì)合物分別體（糊狀物或溶液），它們都屬于液體范圍。液體的震動(dòng)情勢有層流和湍流兩種，長久試驗(yàn)表明，會(huì)合物熔體和分別體在成型進(jìn)程中的震動(dòng)絕大普遍都屬于層流。液體的震動(dòng)和變形都是在受有應(yīng)力的情景下獲得實(shí)行的。重要應(yīng)力有剪切、拉伸和收縮三種應(yīng)力，個(gè)中剪切應(yīng)力對塑料成型最為要害，依照液體的流 動(dòng)動(dòng)作，不妨把液體分為牛頓液體和非牛頓液體兩類，而在流體中非牛頓震動(dòng)極為罕見，屬于這類流體的液體常有三種：賓哈液體、假塑性液體和伸展性液體。

圖1-2 對數(shù)坐標(biāo)圖

1—伸展性資料；2—牛頓資料 ；3—假塑性資料

如圖1-2所示，斜率小于1時(shí)為假塑性資料；斜率大于1時(shí)為伸展性資料；斜率即是1 時(shí)，震動(dòng)弧線呈45度角即是牛頓資料。之上非牛頓流體動(dòng)作的指數(shù)方程表白式是流變學(xué)中的一個(gè)要害實(shí)質(zhì)，并在工程上獲得普遍的運(yùn)用。

(二) 感化會(huì)合物震動(dòng)的成分

從上頭的領(lǐng)會(huì)不妨得出論斷：黏度是測量會(huì)合物震動(dòng)性的標(biāo)準(zhǔn)，它確定著成型加工的難易水平。黏度較低時(shí)，不只操縱較簡單，并且產(chǎn)率可普及，同聲功率還可貶低。以是在成型加工中老是蓄意在不妨礙制品德量的基礎(chǔ)下想法使會(huì)合物的黏度貶低少許。在成型加工中，對會(huì)合物黏度感化最大的是剪切應(yīng)力、剪切速度、溫度和壓力等。

1、剪切速度對會(huì)合物黏度的感化

相關(guān)剪切速度（剪切應(yīng)力）對會(huì)合物黏度的感化前方已作過引見，這邊須夸大的是，剪切應(yīng)力或剪切速度的增公使會(huì)合物的表觀黏度低沉，進(jìn)而使震動(dòng)本能大為普及。這類塑料稱為對剪切速度敏銳性的會(huì)合物，在抽出成型時(shí)主假如經(jīng)過變換螺桿的轉(zhuǎn)速的方法來變換它們的震動(dòng)性，像聚甲醛、聚乙烯等塑料就屬于這一類。差異，有的會(huì)合物黏度對剪切速度不敏銳，加大剪切速度并不許靈驗(yàn)減少震動(dòng)性，而對溫度是敏銳的，即使抽出時(shí)溫度不夠就盲目增大螺桿的轉(zhuǎn)速，就會(huì)形成螺桿斷裂和呆板破壞的事變。像尼龍、不碎玻璃、聚碳酸酯等都屬于這類塑料。

2、溫度對會(huì)合物黏度的感化

跟著溫度的升高，鏈段的震動(dòng)本領(lǐng)要鞏固，分子間的彼此作使勁要縮小，以是會(huì)合物的震動(dòng)性要增大，表觀黏度減小，從圖1-3中看得很領(lǐng)會(huì)。另一上面，各別會(huì)合物的表觀黏度對溫度的依附聯(lián)系并不一律。在圖1-3中，對于聚碳酸酯、乙酸纖維素、聚甲基丙烯酸甲酯，溫度升高約50℃，表觀黏度不妨貶低一個(gè)數(shù)目級，也即是說這種會(huì)合物的震動(dòng)性對溫度的敏銳性極高，在加工成型時(shí)只有稍微變換一下溫度，就可大地面減少它的震動(dòng)性。普遍來說，會(huì)合物分子鏈剛度和分子鏈間的吸力越大時(shí)，則它的表觀黏度對溫度的敏銳性就越大。而對于聚乙烯、聚甲醛，情景就很不一律，即使是溫度升高100℃，表觀黏度也降不了一個(gè)數(shù)目級。這類會(huì)合物對溫度敏銳性很低，如僅憑減少溫度來減少其震動(dòng)性，溫度增長幅度度性介于兩者之間。

圖 1-3幾種塑料熔融黏度與溫度的聯(lián)系

1—聚碳酸酯 (4 MPa ) ；2—聚乙烯 ( 4M Pa ) ；3—聚甲醛；

4— 聚甲基丙烯酸甲酯；5—乙酸纖維素，( 4MPa )；6—尼龍( 1M Pa )

3、壓力對會(huì)合物黏度的感化

因?yàn)轲ざ纫栏接诜肿娱g的作使勁，當(dāng)液體受壓時(shí)，分子間的隔絕減少，所以，液體的黏度隨之增高。低分子液體其收縮性都很有限，但對于高分子熔體卻否則，會(huì)合物熔體成型加工的壓力都很高。比方，抽出成型時(shí)的壓力普遍在10～50MPa；打針成型時(shí)的壓力高達(dá)30～300MPa，所以它們的收縮性是可觀的。由試驗(yàn)得悉，會(huì)合物熔體在受有壓力時(shí)，其黏度定會(huì)有所增高，某些情景下表觀黏度能減少一個(gè)數(shù)目級。偶爾會(huì)展示同一會(huì)合物在常常的壓力下不妨成型，但當(dāng)壓力增大時(shí)，它就不易成型或消費(fèi)率低沉，以至塑料變得像液體般地不許震動(dòng)，固然不大概成型。還該當(dāng)指出，在同一壓力下的同一種會(huì)合物熔體，即使在成型時(shí)所用的擺設(shè)巨細(xì)各別，其震動(dòng)動(dòng)作也有分辨，這是由于縱然所受壓力溝通，所受剪切應(yīng)力仍舊不妨各別。壓力對會(huì)合物分別體黏度的感化與會(huì)合物熔體基礎(chǔ)溝通，然而因?yàn)榉謩e體中有一局部是低分子物，以是感化水平就比擬小。再者分別體在成型時(shí)受壓不高，所以很少商量這種感化。

4、分子量對會(huì)合物黏度的感化

會(huì)合物的震動(dòng)是高分子鏈和高分子鏈之間爆發(fā)對立位移的截止，以是分子量的巨細(xì)對會(huì)合物的震動(dòng)性有著極為鮮明的感化。跟著分子量的增大，震動(dòng)性就減小。這是因?yàn)榉肿恿吭酱螅瑢α⑽灰剖柰ㄔ讲缓唵闻e行。從成型的觀點(diǎn)來看，在不感化成品基礎(chǔ)本能的基礎(chǔ)下，符合貶低分子量是很有需要的。由于分子量過高，成型加工溫度就越高，這對消費(fèi)是倒霉的。其余，各別用處和各別的加工本領(lǐng)，對分子量的巨細(xì)也有各別的訴求。比方，抽出硬質(zhì)PVC薄壁異型材，沿用分子量較低、平衡會(huì)合度為730～870的SG6型樹脂；而抽出軟質(zhì)PVC異型材采用分子量較高的、平衡會(huì)合度為1100～1240的SG3型樹脂為宜。普遍來說打針成型加工訴求會(huì)合物的分子量比擬低，抽出成型加工訴求會(huì)合物分子量較高。

5、塑料助劑對會(huì)合物黏度的感化

為了革新加工個(gè)性和運(yùn)用本能，有些會(huì)合物在成型加工日增添小批的塑料助劑。比方，介入增塑劑能使會(huì)合物分子間種使勁縮小，利于于鏈段的疏通，玻璃化溫度貶低，震動(dòng)性減少，利于于成型加工。對于那些黏流溫度和領(lǐng)會(huì)溫度格外逼近的會(huì)合物，在成型加工日，必需介入確定量的寧靜劑，其對黏度也有確定感化，百般寧靜劑的感化水平不一律。為了貶低塑料本錢，革新光寧靜性、絕緣性等本能，在不感化制品德量的情景下增添確定量的填料，這就會(huì)貶低會(huì)合物的震動(dòng)本能。

6、會(huì)合物的黏度隨功夫的變革

當(dāng)所強(qiáng)加的剪切應(yīng)力靜止時(shí)，會(huì)合物在常溫下的表觀黏度會(huì)跟著所施應(yīng)力的連接功夫而漸漸飛騰或低沉，并到達(dá)確定值后即行遏止。對這一震動(dòng)動(dòng)作的機(jī)領(lǐng)會(huì)釋，因?yàn)楸砻娼缃忧⒉粔?，尚不許作出定量性的領(lǐng)會(huì)。假如不受應(yīng)力的效率，會(huì)合物熔融進(jìn)程實(shí)行此后，流變性不應(yīng)隨功夫而變革。然而本質(zhì)上很多會(huì)合物熔體隨功夫慢慢變革，個(gè)中會(huì)合物熔體由熱領(lǐng)會(huì)而惹起黏度隨功夫漸漸低沉的情景較多。在本質(zhì)操縱中，一上面應(yīng)采用較高分子量會(huì)合物以普及成品的歸納物性；另一上面應(yīng)商量最高黏度極限，高于這個(gè)極限成型就艱巨。為了貶低黏度，應(yīng)采用黏流溫度的熱領(lǐng)會(huì)不許舉行到對所得制品德量爆發(fā)感化的水平。

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