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注塑性塑料性能
時間：2019-11-25 03:40
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來源：互聯(lián)網(wǎng)
為什么要講一下塑料的性能呢？我剛剛開始接觸成型的時候很不理解！認為它沒什么用，至少不能快速有效解決制品異常，可工作時間長了，越是發(fā)現(xiàn)它的重要。舉簡單的舉個例子，常用的樹脂ABS在生產(chǎn)的時候一般才用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，也可以說不可以，因為這個溫度就是根據(jù)你的設(shè)備、模具和制品質(zhì)量要求所得到的。有的時候相差5攝氏度都不行，在使用POM樹脂時常遇到類似的現(xiàn)象。這一點，有經(jīng)驗的工藝人員應(yīng)該遇到過吧！所以說“科學(xué)是很嚴禁的”一點錯都沒有。要想繼續(xù)了解成型技術(shù)，對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)量稍大一點的分子還可以進一步反應(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)稱為基體或單體，他們在經(jīng)過聚合反應(yīng)的過程中，形成分子質(zhì)量更為巨大的分子。如果超過500個這樣的單體聚合，結(jié)果就會形成高分子，或是聚合物。
由一種單體聚合而成的聚合物稱之為均聚物，如聚乙烯、聚丙烯等，也有由兩種或兩種以上的單體經(jīng)過聚合而成的高分子，如ABS樹脂就是由丙烯氰、丁二烯和苯乙烯組成的三元共聚物。
這就是高分子的簡單形成過程，也是高分子的名稱的由來。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，可以通過控制聚合過程來控制分子鏈的結(jié)構(gòu)和長度。聚合物可以通過平均的分子質(zhì)量來區(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注塑過程成型的。
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，但是這會引起高分子的塑料的降解。因此，在加工高分子塑料時，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間。因此，高分子塑料在注塑成型機塑化單元中停留的時間有一定的限制，如果超出這個滯留時間，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，由于樹脂在螺桿中的滯留時間大于該溫度的狀態(tài)保持時間所以有的時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狀態(tài)，分子在自身的位置上振動，分子鏈纏繞成團狀或卷曲狀，相互無序交錯連接，鍛段僅作瞬間微小伸縮和鍵角改變。整個塑料形體具有一定的剛性和強度（抗張強度、抗彎強度）。在這種狀態(tài)下，塑料件可以被使用或進行機械加工，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)時像玻璃那樣具有非晶相固體一類的物理性質(zhì)，但并不等于過冷液體結(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。
當然，塑料也有脆如玻璃的時候。在曲線上有一個脆化溫度T，超過這個溫度以下，分子鏈段的自我振動被“凍結(jié)”下來，不可拉伸、扭轉(zhuǎn)、亦無法吸收和分散外力。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。
在實際的工作中，有一種現(xiàn)象也表明了這一問題的真實性。由于成型機停機時沒有將螺桿中的熔料注射出來，或是短時間停機，在開機生產(chǎn)的時候沒有進行螺桿清掃，那么一般的情況下在制品注射到模具的時候就會得到強度非常低的制品。如果熔料在螺桿分解比較嚴重的情況下，制品的顏色發(fā)生變化如過是銀色的樹脂，可能變成黃色；如果是白色的樹脂可能變成黑黃色；如果是黑色的樹脂分解后還是黑色。在這種狀態(tài)下注射出來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發(fā)生破裂，這說明樹脂料在腔內(nèi)（螺桿）內(nèi)分解了。
高溫和低溫的不同環(huán)境，常時間使用后螺桿的顏色會發(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)計人員必須知道和了解的相關(guān)知識。
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較小；玻璃態(tài)的塑料因為分子鏈聚集的較為密實，比體積也相對較小。而結(jié)晶性塑料的比體積和密度會在熔點附近發(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程中，溫度變化的速度較慢，而鋁模無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)晶性塑料在潔凈過程中所釋放的熱量。融化熱是用來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，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)變成無序的粘流態(tài)時的溫度。轉(zhuǎn)變點Tm對于低分子材料來說，熔化過程是非常狹窄的，約為0.2K，有明顯的熔點；而對于結(jié)晶性聚合物來說，只有達到能及以后，晶體才會一邊熔化一邊升溫，所以低分子和高分子的比容與溫度曲線有明顯不同；前者明顯；后者則走一個“S”型曲
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