高分子材料模具设计第一章.pptVIP

第一章 绪论 第一节 塑料成型在生产中的重要地位 第二节 塑料成型技术的发展趋势 第三节 塑料成型模具的分类 第四节 学习本课程的基本要求 第二章 塑料成型基础 第一节 聚合物的分子结构与热力学性能 一、聚合物的分子结构 1、高分子与低分子 2、聚合物的分子结构 3、聚合物的聚集态结构及其性能 二、聚合物的热力学性能与加工工艺性 1、聚合物的热力学性能 2、聚合物的加工工艺性 第二节 聚合物流变方程与分析 一、牛顿流体及其流变方程 应变方式和应变速率与所受外力的性质和位置有关，可分为以下三种应力方式： 剪切应力：聚合物加工时受到剪切力作用 拉伸应力：聚合物在加工过程中受到拉伸应力作用 流动静压力（主要影响粘度） 牛顿流体的特点 液体的应变随应力作用时间线形增加。 牛顿流体中的应变具有不可逆性质，应力解除后应变以永久形变保持下来，这是纯粘性流动的特点。 非牛顿流体及其流变行为 定义：流变行为不服从牛顿定律的流动称为非牛顿型流动，具有这种流动行为的液体称为非牛顿流体。 特点：在宽广的剪切速率范围内，这类液体流动时，剪切力和剪切速率不再成比例关系，液体的粘度不是一个常数（大分子长链和缠结）。 不同类型的非牛顿流体其粘度对剪切速率的依赖性不同。 非牛顿流体受外力作用时的流动行为特征 剪应力和剪切速率间通常不呈比例关系，因而剪切速度对剪切作用有依赖性； 非牛顿性是粘性和弹性行为的综合，流动过程中包含着不可逆形变和可逆形变两种成分。 多数聚合物熔体以及所有聚合物在良性溶剂中的溶液都属于假塑性液体。 给定的γ范围内 或 K是稠度， n是流动指数。 表观粘度除与流体本身性质以及温度有关外，还受剪切速率影响，这就意味着外力大小极其作用的时间也能改变流体的粘稠性。 二、温度和压力对粘度的影响 温度对剪切粘度的影响 表观粘度对温度的敏感性不大的聚合物来说，温度增幅增加很大，它的表观粘度却降低有限（如PP、PE、POM等），反而有可能使其发生降解； 表观粘度对温度的敏感性较大的聚合物来说，可以通过增加温度来降低聚合物的表观粘度顺利成型（如PC、PMMA、PA66等) 压力对剪切粘度的影响 在讨论聚合物的流动行为时，曾假设聚合物是不可压缩的，但实际上并非如此。聚合物的聚集态并不如想象中那么紧密，实际上存在很多微小空穴，即所谓“自由体积”，从而使聚合物液体有可压缩性。 在加工过程中，聚合物通常要受到自身的流体静压力和外部压力的双重作用。为了提高流量，不得不提高压力，自由体积减小，粘度增大，同时设备损耗增加。因此不能单纯加压提高产量。 在压力变化很小时，体积收缩不大，自由体积变化小，粘度变化也不大。 当压力增加到700大气压时，体积变化可达5.5%，PS的粘度增加高达100倍。 事实上，一种聚合物在正常的加工温度范围内，增加压力对粘度的影响和降低温度的影响有相似性。这种在加工过程中通过改变压力或温度，都能获得同样的粘度变化效应称为压力—温度等效性。例如，对很多聚合物，压力增加到1000大气压时，熔体粘度的变化相当于降低30~50℃温度的作用。 三、聚合物熔体的粘弹性 粘性流动中弹性行为已不能忽视的液体，称为粘弹性液体，例如聚乙烯、PMMA以及聚苯乙烯的熔体等。 液体流动中是以粘性形变为主还是以弹性形变为主，取决于外力作用时间t与松驰时间ts的关系。当tts时，即外力作用时间比松驰时间长得很多时，液体的总形变中以粘性形变为主。反之将以弹性形变为主。 弹性形变的影响因素 流动液体中弹性形变与聚合物的分子量，外力作用的速度或时间以及熔体的温度等有关。 随分子量增大，外力作用时间缩短（或作用速度加快）以及当熔体的温度稍高于材料熔点时，弹性现象表现特别显著。聚合物挤出过程的出口膨胀就是一种典型的弹性效应。 四、热塑性和热固性聚合物流变行为的比较 温度对热固性聚合物流动性的影响 第三节 聚合物在成型过程中的流动状态 一.熔体在圆形导管内的流动： 二.在扁形导槽内的流动： 三、成型过程中的流动状态分析 Ⅲ Ⅱ Ⅰ Ⅰ 塑料聚合物熔体在注射机内的旋转螺杆与料筒之间进行输送、压缩、熔融塑化，并将塑化好的熔体储存在料