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注塑性塑料性能
時(shí)間：2019-11-25 03:40
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來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng)
為什么要講一下塑料的性能呢？我剛剛開(kāi)始接觸成型的時(shí)候很不理解！認(rèn)為它沒(méi)什么用，至少不能快速有效解決制品異常，可工作時(shí)間長(zhǎng)了，越是發(fā)現(xiàn)它的重要。舉簡(jiǎn)單的舉個(gè)例子，常用的樹(shù)脂ABS在生產(chǎn)的時(shí)候一般才用210攝氏度左右的加工溫度，那為什么呢？采用200可不可以？可以，也可以說(shuō)不可以，因?yàn)檫@個(gè)溫度就是根據(jù)你的設(shè)備、模具和制品質(zhì)量要求所得到的。有的時(shí)候相差5攝氏度都不行，在使用POM樹(shù)脂時(shí)常遇到類(lèi)似的現(xiàn)象。這一點(diǎn)，有經(jīng)驗(yàn)的工藝人員應(yīng)該遇到過(guò)吧！所以說(shuō)“科學(xué)是很?chē)?yán)禁的”一點(diǎn)錯(cuò)都沒(méi)有。要想繼續(xù)了解成型技術(shù)，對(duì)塑料性能或多或少的知道一些是很有益處的，也是必須的。
高分子的組成
一 高分子的形成
碳原子和氫原子在特定的條件下排列成一定結(jié)構(gòu)的鏈狀結(jié)構(gòu)，形成呈現(xiàn)一定特性的的分子，如甲烷、乙烷、丙烷等；而這些質(zhì)量稍大一點(diǎn)的分子還可以進(jìn)一步反應(yīng)成質(zhì)量更大的分子結(jié)構(gòu)，如乙烯和丙烯等。因此可以認(rèn)為，高分子是由以下的中間物質(zhì)生成的：
1，甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等。
2，這些基體首先必須轉(zhuǎn)化為：亞甲基、乙烯和丙烯。
這些中間物質(zhì)稱(chēng)為基體或單體，他們?cè)诮?jīng)過(guò)聚合反應(yīng)的過(guò)程中，形成分子質(zhì)量更為巨大的分子。如果超過(guò)500個(gè)這樣的單體聚合，結(jié)果就會(huì)形成高分子，或是聚合物。
由一種單體聚合而成的聚合物稱(chēng)之為均聚物，如聚乙烯、聚丙烯等，也有由兩種或兩種以上的單體經(jīng)過(guò)聚合而成的高分子，如ABS樹(shù)脂就是由丙烯氰、丁二烯和苯乙烯組成的三元共聚物。
這就是高分子的簡(jiǎn)單形成過(guò)程，也是高分子的名稱(chēng)的由來(lái)。組成高分子的單體不同，排列的鏈狀結(jié)構(gòu)不同，形成塑料也不同，因而呈現(xiàn)出不同的物理和化學(xué)性能。
二 高分子的質(zhì)量
高分子是單體數(shù)量超過(guò)500或更多的單體形成的的分子鏈，所有的分子不可能包括相同數(shù)量的單體，但是，可以通過(guò)控制聚合過(guò)程來(lái)控制分子鏈的結(jié)構(gòu)和長(zhǎng)度。聚合物可以通過(guò)平均的分子質(zhì)量來(lái)區(qū)分，這就產(chǎn)生了特定微粒的分子質(zhì)量分布。
大多數(shù)的單體是氣體，短分子鏈的小分子是液體，大分子鏈的聚合物就是固體了。因此，甲烷、乙烷、等分子是氣體，而乙烯、丙烯則是液體，形成聚合物后的聚乙烯、聚丙烯就是固體了。
分子質(zhì)量越大，塑料的強(qiáng)度和剛度越大，但是大分子塑料的黏度也大。因此，大分子熔體填充是需要的壓力就高；分子質(zhì)量越大，塑料的成型的難度就越高；超大分子塑料是不能通過(guò)注塑過(guò)程成型的。
大分子塑料的黏度一般很高，為了降低黏度，必須提高塑料的加工溫度，但是這會(huì)引起高分子的塑料的降解。因此，在加工高分子塑料時(shí)，考慮到塑料的熱穩(wěn)定性，一般規(guī)定了加工溫度和塑料的融化時(shí)間。因此，高分子塑料在注塑成型機(jī)塑化單元中停留的時(shí)間有一定的限制，如果超出這個(gè)滯留時(shí)間，塑料就可能發(fā)生降解，我們也成為分解。
高分子的存在狀態(tài)
高分子的存在狀態(tài)
玻璃態(tài)、粘流態(tài)、熔融態(tài)是高分子存在的三種物理狀態(tài)。高分子不象空氣一樣存在著氣體狀態(tài)，在日常的工作中，由于樹(shù)脂在螺桿中的滯留時(shí)間大于該溫度的狀態(tài)保持時(shí)間所以有的時(shí)候我們可能看到在噴嘴處有煙霧噴出，這是分解所致，并不是它可以存在的狀態(tài)。
一， 玻璃態(tài) 處于玻璃態(tài)的塑料分子，鏈段基本上處于停止?fàn)顟B(tài)，分子在自身的位置上振動(dòng)，分子鏈纏繞成團(tuán)狀或卷曲狀，相互無(wú)序交錯(cuò)連接，鍛段僅作瞬間微小伸縮和鍵角改變。整個(gè)塑料形體具有一定的剛性和強(qiáng)度（抗張強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度）。在這種狀態(tài)下，塑料件可以被使用或進(jìn)行機(jī)械加工，如切削、鉆孔等等。
在玻璃狀態(tài)下，塑料的使用性能，也是它力學(xué)、物理性能以及對(duì)環(huán)境的忍受性能，取決于分子鏈的構(gòu)成、形狀、序列、柔順性以及鏈間的相互位置，堆砌密度等。
雖然塑料在玻璃態(tài)時(shí)像玻璃那樣具有非晶相固體一類(lèi)的物理性質(zhì)，但并不等于過(guò)冷液體結(jié)構(gòu)的玻璃。例如在脆性方面就有較大的差異，即使是容易破碎的聚苯乙烯透明件，其韌性也較普通的玻璃大，而硬度則又差的很遠(yuǎn)。
當(dāng)然，塑料也有脆如玻璃的時(shí)候。在曲線(xiàn)上有一個(gè)脆化溫度T，超過(guò)這個(gè)溫度以下，分子鏈段的自我振動(dòng)被“凍結(jié)”下來(lái)，不可拉伸、扭轉(zhuǎn)、亦無(wú)法吸收和分散外力。在外力的作用下，鍛段很快斷裂，塑料的制品將明顯像普通玻璃那樣易于破碎。
在實(shí)際的工作中，有一種現(xiàn)象也表明了這一問(wèn)題的真實(shí)性。由于成型機(jī)停機(jī)時(shí)沒(méi)有將螺桿中的熔料注射出來(lái)，或是短時(shí)間停機(jī)，在開(kāi)機(jī)生產(chǎn)的時(shí)候沒(méi)有進(jìn)行螺桿清掃，那么一般的情況下在制品注射到模具的時(shí)候就會(huì)得到強(qiáng)度非常低的制品。如果熔料在螺桿分解比較嚴(yán)重的情況下，制品的顏色發(fā)生變化如過(guò)是銀色的樹(shù)脂，可能變成黃色；如果是白色的樹(shù)脂可能變成黑黃色；如果是黑色的樹(shù)脂分解后還是黑色。在這種狀態(tài)下注射出來(lái)的制品不但在顏色上可以判定OK或NG（不合格），甚至在制品在頂出時(shí)發(fā)生破裂，這說(shuō)明樹(shù)脂料在腔內(nèi)（螺桿）內(nèi)分解了。
高溫和低溫的不同環(huán)境，常時(shí)間使用后螺桿的顏色會(huì)發(fā)生變化。
熱塑性注射成型工程中所涉及的塑料（后篇講解）主要的物理性能有：力學(xué)性能、熱性能、電性能、光學(xué)性能和老化性能。而熱性能是注射成型中的關(guān)鍵，是工藝調(diào)整、模具設(shè)計(jì)人員必須知道和了解的相關(guān)知識(shí)。
1，體積特性
比體積及密度，比體積是密度的倒數(shù)。在加工過(guò)程中，由于塑料形態(tài)轉(zhuǎn)化（玻璃態(tài)、高彈態(tài)、粘流態(tài)）的結(jié)果，塑料的比體積或密度會(huì)隨其相態(tài)的不同發(fā)生變化。一般情況下，較大的比體積密度相對(duì)較小；玻璃態(tài)的塑料因?yàn)榉肿渔溇奂妮^為密實(shí)，比體積也相對(duì)較小。而結(jié)晶性塑料的比體積和密度會(huì)在熔點(diǎn)附近發(fā)生跳躍式的變化，這就是結(jié)晶性塑料和非結(jié)晶塑料的明顯區(qū)別。
2，熱傳導(dǎo)特性
比熱容或質(zhì)量熱容，將單位質(zhì)量的塑料提高1℃所需要的熱量。這個(gè)參數(shù)是衡量塑料溫度是否容易改變的度量。比熱容越高，塑料形變吸收的熱量越多；比熱容越低，塑料形變吸收的熱量也就越少。
熱擴(kuò)散率是衡量熱量從高溫傳遞低溫區(qū)域的速度，也是溫度改變快慢的直觀表現(xiàn)形式。鋼材質(zhì)的模具在升溫或降溫的過(guò)程中，溫度變化的速度較慢，而鋁模無(wú)論是升溫還是降溫速度變化很快。
融化熱和結(jié)晶熱都是相變熱。融化熱代表將單位質(zhì)量的塑料由固態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)所需的熱量；結(jié)晶熱則指結(jié)晶性塑料在潔凈過(guò)程中所釋放的熱量。融化熱是用來(lái)打散熔化塑料分子結(jié)構(gòu)的能量。由于結(jié)晶性塑料的分子鏈結(jié)構(gòu)非常緊密和結(jié)實(shí)，打斷晶體結(jié)構(gòu)所需要跨越的能量障礙很大，因此所需要的融化熱也比較大。
3，相變溫度
它就是聚合物三種狀態(tài)的轉(zhuǎn)變溫度。其中熔化溫度是指結(jié)晶性聚合物從高分子鏈結(jié)構(gòu)的三維有序狀態(tài)轉(zhuǎn)變成無(wú)序的粘流態(tài)時(shí)的溫度。轉(zhuǎn)變點(diǎn)Tm對(duì)于低分子材料來(lái)說(shuō)，熔化過(guò)程是非常狹窄的，約為0.2K，有明顯的熔點(diǎn)；而對(duì)于結(jié)晶性聚合物來(lái)說(shuō)，只有達(dá)到能及以后，晶體才會(huì)一邊熔化一邊升溫，所以低分子和高分子的比容與溫度曲線(xiàn)有明顯不同；前者明顯；后者則走一個(gè)“S”型曲
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