二次成型原理

在Tg~Tf范围，以较大外力和较长时间作用下 ，可逆形变部分转变为不可逆形变 。
塑性形变
• 温度在Tf以下时，由于温度低，聚合物形变中 的弹性成分增大，粘性成分减小，但是从公式
• 看到：在增大外力或延长外力的作用时间，都 可以使粘性形变增加，此时可逆形变转变成不 可逆形变，这种形变称为塑性形变，实质上高 弹态条件下大分子的强制性流动，增大外力等 于降低了聚合物的流动温度Tf，迫使大分子间 产生解缠和滑移。
二次成型的条件
成型温 度
成型速 度
定型温 度
二次 成型
成型温度
• 二次成型的温度以聚合物能产生形变且伸长率 最大的温度为宜。（消耗功最大处） • 此时温度升高，向高弹态过渡，由于链段开始 运动，而体系的粘度很大，因此链段运动受到 的摩擦阻力比较大，高弹形变显著落后于应力 变化，内耗也大。 • 一般无定形热塑性塑料最宜成型温度比其Tg略 高，如硬聚氯乙烯(Tg=83℃)的最宜成型温度为 92~94℃，聚甲基丙烯酸甲酯(Tg=105℃)成型温 度为118℃。
• 加工过程线性聚合物的总形变γ可以看成由 三个部分的形变组成：普弹形变γE、推迟弹 性形变γH和粘性形变γV。
• 式中σ为作用的外力、t外力作用的时间、E 为模量、η为聚合物粘度。
粘性形变
• 外力作用下，大分子链之间的运动，形 变值大，具有不可逆性，形成永久变形。
普弹形变 推迟高弹 形变
• 只是聚合物大分子键长和键角的变化， 外力撤去可以恢复。这部分的变形通常 很小，可以忽略。
定型温度
• 定型温度下降，可恢复形变减少，残余形 变（有效形变）增加，所以定型温度低于 Tg最好。 • 相同的定型温度下，成型温度越高，得到 的残余形变量越大，制品的尺寸稳定性越 好；但制品的伸长率在此时有一最大值， 当成型温度过大，伸长率会出现不稳定现 象，会在高温低速作用下，因为受热变软、 分解等，导致制品出现龟裂等现象。
的原因，不能够或不适于经过一次成型即
取得制品的最终形状，因而需要以一次成
型技术的产物为对象，经过再次成型来获
得最终制品。
二次成型与一次成型有哪些区别？
橡胶和热固性塑料不适于二次成型
• 在高分子材料中，橡胶和热固性塑料经一
次成型以后，发生了交联反应，其分子结
构变成网状或体型结构，遇热不再熔融，
也不溶于溶剂。如果加热温度过高，只能 炭化。
二次成型仅适用于热塑性塑料
• 热塑性塑料在一定温度下可以软化、熔融
流动，冷却后获Biblioteka Baidu一定的形状，再加热又
可再软化乃至熔融流动。
聚合物的物理状态
• 聚合物在不同的温度下分别表现为
玻璃态（结晶态） 高弹态 粘流态
在一定相对分子质量范围内，温度和相对分
子质量对非晶型和部分结晶型聚合物物理
状态转变的关系如图所示 ：
塑性形变和粘性形变
• 相似的性质：不可逆、都是大分子链的流 动
• 不同的性质：所处的温度不同、大分子链 的表现不同、塑性形变在一定温度下形变 可以回复。
二次加工的原理
• 对于玻璃化温度Tg比室温高得多的无定形聚 合物，其二次成型加工是在Tg以上，粘流温 度Tf以下，受热软化，并受外力(σ)作用而产 生形变。在二次加工过程中聚合物的形变 省去了普弹形变和粘性形变。得：
T《Tg，形变保持
• 推迟高弹形变是大分子链段形变和位移的 贡献，具有可逆性，当在时间t1时除去外力 (σ)时，经过一定时间高弹形变回复。
二次成型加工原理
• 对于Tg比室温高得多的非晶聚合物： • 1、在Tg-Tf 之间加热，然后使之变形而成型 为一定的形状； • ２ 、形变完成后置于近室温冷却定型． • 对部分结晶聚合物： • １ 、在接近熔点处加热成型； • ２ 、成型后主要依靠结晶定型．
• 升高成型温度，弹性形变成分减少，如图所示： • 在85℃以下对塑料加热,收缩很小，塑料所获得的残 余形变几乎为l00； • 在塑料的Tg以上加热使塑料收缩时，随收缩温度的 提高，制品的形变值增大，残余形变减小；
• 制品在相同的收缩温度下，成型温度高比成型温度 低，具有更高的残余形变。 • 因此，在较高温度下成型，可获得形状稳定性较好 的制品，且具有较强的抵抗热弹性回复的能力。
成型速度
• 指完成一定形变所需时间或在一定时间内 所完成的形变量。 • 它与成型温度有关，必须考虑高分子的时 温效应。 • 在Tg以下，慢速成型可以获得高的伸长率； • 在Tg以上，快速成型可以得到更高的伸长率。
• 当然还要综合考虑，如该温度与速度下的 强度。
• 外力较长时间作用于聚合物，是大分子 链段形变和位移，形变值很大，具有可 逆性，使聚合物表现为特有的高弹性。
加工温度＞Tf时
黏流态
加工温度＜Tf时
高弹态
形变以不可逆的黏性形 变为主 制品因次稳定性高
聚合物成型多在黏流态 下实现
弹性成分增加 黏性成分 减少，有效形变值减少
增大作用力σ或延长外力 作用时间t 粘性形变γV迅速升高
二次成型区间，具有粘弹性
非晶型聚合 物
• 在玻璃化温度Tg以上呈类橡胶状， 显示橡胶的高弹性
• 在粘流温度Tf以上呈粘性液体状
部分结晶型 聚合物
• 在Tg以下呈硬性结晶状， • 在Tg以上呈韧性结晶状， • 在接近熔点Tm转变为具有高弹性 的类橡胶状 • 高于Tm则呈粘性液体状
聚合物的粘弹性形变
二次成型原理
简介 聚合物物理状态 聚合物的黏弹性形变
二次成型条件
什么是二次成型？
在一定条件下，将高分子材料一次成型 （例如板、片、棒、管）所得的型材通过 再次成型加工，以获得制品的最终型样的 技术。
为什么需要二次成型？
• 二次成型是相对于一次成型而言的。
• 有些高分子材料制品由于技术上和经济上