第3节-塑料成型基础.ppt

5、成型过程中热固性塑料的交联 热固性树脂在未交联前与热塑性树脂相似，同属线型高聚物，但不同点在于，前者在分子链中都带有反应基团或反应活点（如不饱和键等）。当这些分子通过自带的反应基团或自带的反应活点与交联剂（也称硬化剂）发生化学反应而交联在一起时，这样的反应称为交联反应。已经发生作用的基团或活点对原有反应基团或活点的比值称为交联度，它可用来衡量交联反应进行的程度。 §3.4 成型过程中的物理和化学变化 5、成型过程中热固性塑料的交联 在塑料成型工业中，交联一词常用硬化、熟化等词代替。 当交联作用发展到一种最为适宜的程度，以致制品的物理——机械性能等达到最佳值时，我们常称该制品“硬化得好”或“硬化得完全”。 §3.4 成型过程中的物理和化学变化 5、成型过程中热固性塑料的交联 但应注意的是，这里的“完全”并不是指交联作用以完全进行，因为交联程度是不会大于100%的，而硬化程度却可以达到或超过100%。 事实上，交联反应是很难进行完全的。这是因为，交联反应是热固性树脂分子向三维发展并逐渐形成巨型网状结构的过程。随着过程的进展，未发生作用的反应基团之间，或者反应活点与交联剂之间的接触机会就越来越少，竟至变为不可能。 §3.4 成型过程中的物理和化学变化 5、成型过程中聚合物的交联 1）硬化不足－硬化程度小于100%的称为“欠熟” “欠熟”易使制品中存有较多的可溶性低分子物，机械强度、耐热性、电绝缘性、耐化学腐蚀性下降，热膨胀、后收缩、内应力、受力时的蠕变量增加，制品表面变暗，容易产生裂纹和翘曲，吸水量增大。 2）过度硬化－硬化程度大于100%的称为“过熟” “过熟”易使制品变色、起泡、发脆、力学强度不高，可使塑件产生焦化和裂解现象。 §3.4 成型过程中的物理和化学变化 影响交联度和交联反应速度的因素很多，其中固化温度和固化时间是两个重要的控制因素。随着固化温度的升高，高聚物的交联时间会缩短（即交联速度提高），见图。 注射成型用酚醛塑料粉加热流动时流动性与温度和时间的关系 §3.4 成型过程中的物理和化学变化 随着固化时间的延长，交联度则会得到提高，见图。 热固性塑料硬化时间对交联度的影响 （温度t1 ＞t2 ＞t3） §3.4 成型过程中的物理和化学变化 * * 3、成型过程中的取向作用 2）分类 ? 按应力性质不同分 拉伸取向—由拉应力引起，取向方向与拉伸方向一致 流动取向—在切应力作用下沿着熔体流动方向形成的 ? 按流动性质不同，取向结构可分为 单轴取向—取向结构单元均沿着一个流动方向有序排列 多轴取向—结构单元可沿两个或两个以上流动方向有序排列 ? 按结晶与非结晶聚合物分 结晶取向 非结晶取向 §3.4 成型过程中的物理和化学变化 3、成型过程中的取向作用 3）流动取向和拉伸取向 流动取向 ——是大分子链、链段和纤维填料在剪切流动过程中沿流动方向的取向； ——是高聚物熔体或浓溶液伴随流动而产生的。 通过热塑性塑料的注射成型来说明流动取向。 下图是注射模塑一长方形制品时采用双折射法实测的取向分布规律。 §3.4 成型过程中的物理和化学变化 图 矩形注射制品分子定向分布示意图 §3.4 成型过程中的物理和化学变化 流动取向 注射模塑一长方形制品时采用双折射法实测的取向分布规律： 结果表明，在矩形试样的横向，取向程度由中心向四周递增，但取向最大处不是模壁的表层而是介于中心与表层的次表层。 ★由于剪切应力的横向分布规律是靠模壁处最大，中心处最小，其取向程度的分布本应在靠模壁处最大，中心处最小，但由于取向程度低的前锋料遇到模壁时被迅速冷却而形成无取向或取向甚小的冻结层，从而使得横向取向程度最大处不在表层而在次表层。 §3.4 成型过程中的物理和化学变化 1—未取向区 2—高度取向区 3—中等取向区 4—轻度取向区 聚合物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。与此同时，熔体中部所受摩擦最小，切应力也不太大，所以大分子一般只能轻度取向。而在中部熔体与薄壳附近熔体之间的过渡区中，大分子取向程度中等。 §3.4 成型过程中的物理