塑料三态的微观结构和工艺特性.pdf

塑料三态的微观结构和工艺特性 1 玻璃态 处于玻璃态下的塑料分子,链段运动基本上处于停止的状态,分子在自身 的位置上振动,分子链缠绕成 状或卷曲状,相互交错,紊乱无序.在玻璃态 时分子的聚集状态如下图所示: PDF created with pdfFactory Pro trial version 当受到外力作用时,分子链段将作瞬间微小伸缩和键角改变.整个塑料 形体具有一定的刚性和强度(抗张强度、抗弯强度等).在这种形态下, 胶件可以被使用或进行机械加工(如:切削、钻孔、铣刨等). 一般非结晶形塑料(如:聚苯乙烯、有机玻璃、聚碳酸酯等),其玻璃化温 度高于室温,我们可以将原料颗粒、定型了的制件视为玻璃态.至于聚 乙烯、聚丙烯等“软”性塑料,事实上也存在着“硬”性的玻璃态.这类塑料 中的非结晶部分,玻璃态温度比室温低很多(－123～85℃),在玻璃态度 温度以上处于高弹态,表现为柔性,而结晶部分熔点又比室温为高 (137℃),因晶格能的束缚,链段不能自由活动,表现为刚性,所以也能作 为具有固定形状的塑料使用. 2、高弹态 处于高弹态下的塑料分子,动能增加,链段展开成网状,但分子的运动仍 维持在小链段的旋转,链与链之间不发生位置移动.受外力作用时可产 生缓慢形变,当外力除去后,又是慢慢恢复原状.在这种状态下, 料具有 一种类似橡胶的弹性,所以又称橡胶态.通常称为弹性或橡胶体的高聚 物,便函是在室温下处于高弹态的高聚物. PDF created with pdfFactory Pro trial version 高弹态有两个特点: (1)在较小作用力下可产生较大变形,外力解除后能恢复原状. (2)高弹形变并非瞬间发生,而是随时间逐渐发展.与普通的弹性形变不 同,在同样外力作用下,形变要延迟一段时间才能完成,而且形变量大,松 弛性也较明显. 塑料的高弹态其实只有在热加工过程中才出现. PDF created with pdfFactory Pro trial version 3、粘流性 处于粘流态下的塑料分子,网状结构已经解体,大分子链与链之间,链段 与链段之间都有能够自由移动.可以说,这是 料的“液体”存在的形式, 只是粘性大,物理构成不同,力学性质不同.当给予外力时,分子间很容易 相互滑动,造成 性体的变形,除去外力便不再恢复原状. 塑料热成型过程可以这样描述:通过热和力的作用,让塑料从室温的玻 璃态,经历程高弹态转变为粘流态,注射入具有一定形状的封闭模腔,然 后在模腔内逐渐冷却,从粘流态转回玻璃态, 后形成与模腔形状一致 的制品. 塑料只能在粘流态下才能注射充填成型,即是说, 料的加工温度范围 只能是从粘流温度(或结晶型塑料的熔点)到分解温度之间.如果这个范 围宽,加工将比较容易,如果这个范围窄,可选择的加工温度限制就大,加 工就较为困难.前者以聚乙烯为代表,后者以聚氯乙烯为代表.经常应用 的聚苯乙烯、ABS等亦属于范围宽的一类,所以在设定注塑机料筒温度 时,能够比较随意;如果不需考虑色粉对高温的敏感性,温度调高些或调 低些,对生产影响不大. 塑料在加热料筒中经历的热力学变化如图C所示: PDF created with pdf