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成型过程中聚合物的结晶

2017-04-22 13:56:03

熔体中部所受摩擦力最小,切应力也不太大,所以大分子一般只能轻度取向,很明显,在中部熔体与薄壳附近熔体之间的过渡区中,大分子取向程度为中等,介乎于前面两种取向程度之间。在聚合物流动方向上的切应力,都与熔体流动压力成正比。由于流动压力从浇口到熔体前锋逐渐减小,所以浇口处的取向程度最大,以后逐渐减小。另外沿着流动方向熔体的温度不断下降,故与塑料加工模具型腔表壁接触而不发生取向的薄壳层的厚度也会逐渐增大。
 
如果聚合物中添加固体填料,则他们也会在注射、压注的成型过程中取向。一般来说,固体填充物在模腔内的流动行为很复杂,但他们的取向结构总是与流动方向保持一致。注射与压注成型塑件中填料的取向方向与程度取决于浇口的形状与位置。填料排列的方向主要顺着流动方向,熔体的流线从浇口处沿半径方向散开,在扇形型腔中心部位流速最大。
 塑料件加工
熔体从浇口流入模腔时,熔体处于充模的初期阶段,料流呈辐射状,所以形成平面取向结构。熔体与型腔表壁接触后,开始实现充模过程,在这个过程中,先与型腔表壁接触的熔体迅速冷却,形成一个来不及取向的薄壳,以后的熔体将在薄壳内流动。由于薄壳对熔体的摩擦作用,其附近的熔体流动阻力很大,熔体内会产生很大的切应力,所以大分子能在此处高度取向。
 
当熔体前锋达到模壁时被迫改变流向,熔体转向两侧形成垂直于半径方向的流动。如果熔体中含有纤维状填料,他们也就随着流线改变流向,最后形成弓形排列。并在扇形塑件的边缘部位排列最为明显。扇形试件在切线方向的机械强度总是大于径向,而在切线方向的收缩率则往往小于径向。
 
在模具设计时,应考虑浇口位置的开设和塑件在模具中的位置,应使其在使用时的受力方向与塑料在模内的流动方向相同,以保证填料的取向与受力方向一致。另外需要说明的一点是,热固性聚合物中的填料取向是无法在塑件成型后消除的。聚合物在注射和压注成型过程中,总是存在着熔体的流动。
 
取向如果存在于塑料加工件中,塑件将会出现各向异性。各向异性有时是塑件所需要的,如制造取向薄膜与单丝等,这样就能使塑件沿拉伸方向的抗拉强度与光泽程度有所增加。但在很多情况下又要力图消除这种各向异性,否则塑件在某些方向上机械强度得到提高,而在另一些方向上反而降低,甚至会发生翘曲或裂纹。
 
有流动就会有分子的取向,聚合物在型腔中的流动是一种剪切流动,在这种剪切流动中不同部位的流动速度不同,卷曲的长链分子会沿着流动方向舒展伸直和取向。与此同时,由于熔体温度很高,分子的热运动剧烈,大分子在取向的同时,也存在着解取作用。由于塑件的结构形态、尺寸和熔体在模具型腔内流动的情况不同,取向结构可以是单独的。
 
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