第2章塑料成型基础理论
塑料成型的理论基础
1.3 流动带来的缺陷
✓ 管壁滑移:在剪切作用下，聚合物熔体在管壁处的速率不为零。滑移程度不仅 与聚合物的化学结构有关，而且与是否采用润滑剂和管壁的性质有关；
✓ 末端效应（挤出胀大）：熔体从口模出来后其直径大于口模直径，或称离模 膨胀，是分子链的弹性回复造成的。聚合物分子在流动中受到拉伸力的作用 ，弹性变形受到粘性阻滞，出口模后才能恢复，对制品的外观、尺寸，对产 量和质量都有影响。增加管子或口模平直部分的长度（即增加口模的长径比 ），适当降低成型时的压力和提高成型温度，采用强制定型装置，并对挤出 物加以适当速度的牵引或拉伸等，均有利于减小或消除弹性变形带来的影响 。
②其产生主要依赖于应力而非温度 ③制品使用时一般不会解取向
益处：可使制品在取向方向上的强度和光 泽提高
害处：无论何种取向，都会使制品性能表 现为各向异性，造成制品内应力，翘曲变 形，沿与取向方向垂直方向上的力学及其 它性能变劣，取向后热收缩率变大等，都 应极力避免。
3.5.1 热固性塑料模压制品中纤维状填料的定向
3.1影响聚合物的结晶能力的因素
• 链的规整性：规整度越高，越容易结晶；此外， 结构不对称但空间排列规整的聚合物也容易结晶；
• 分子链节和柔性：分子链节小柔性适中的容易结 晶，主要原因是易于成核，链的活动能力强，易 于使适当的构象排入晶格而形成结晶结构；
• 规整结构的稳定性：规整结构只能说明分子链能 够排列成整齐的阵列，但不能保证该阵列在分子 运动下的稳定性。
①流动取向，聚合物处于流动状态时，由于受剪切力作用流动， 取向单元沿流动方向所做的平行排列；成型时的流动取向，可分为 填充物和聚合物分子取向例如纤维会在剪应力作用下发生定向排列 。
最新塑料成型工艺学(思考题答案)
序言及第一章1.为什么塑料成型加工技术的发展要经历移植、改造和创新三个时期？(P2)第一段2.移植期、改造期和创新期的塑料成型加工技术各有什么特点?答：移植时期用移植技术制造的塑料制品性能较差，只能成型加工形状与结构简单的制品．而且制品的生产效率也比较低。
这段时问虽然已经出现了几种改性纤维素类热塑性塑料，但其使用性远不如酚醛和脲醛等热固性塑料料，从而使压缩模塑等特别适合成型热固性塑料的制品生产技术；其一是塑料的成型加工技术更加多样化，从前一时期仅有的几种技术发展到数十种技术，借助这几十种技术可将粉状、粒状、纤维状、碎屑状、糊状和溶液状的各种塑料原材料制成多种多样形状与结构的制品，如带有金属嵌件的模制品、中空的软制品和用织物增强的层压制品等；其二是塑料制品的质量普遍改善和生产效率明显提高，成型过程的监测控制和机械化与自动化的生产已经实现，全机械化的塑料制品自动生产线也已出现；其三是由于这一时期新开发的塑料品种主要是热塑性塑料，加之热塑性塑料有远比热固性塑料良好的成型工艺性，因此，这一时期塑料成型加工技术的发展，从以成型热固性塑料的技术为重点转变到以成型热塑性塑料的技术为主; 进入创新时期的塑料加工技术与前一时期相比，在可成型加工塑料材料的范围、可成型加工制品的范围和制品质量控制等方面均有重大突破。
采用创新的成型技术，不仅使以往难以成型的热敏性和高熔体粘度的她料可方便地成型为制品，而且也使以往较少采用的长纤维增强塑料、片状馍型料和团状模塑料也可大量用作高效成型技术的原材料。
3.按所属成型加工阶段划分，塑料成型加工可分为几种类型？分别说明其特点。
答：一次成型技术,二次成型技术,二次加工技术一次成型技术，是指能将塑料原材料转变成有一定形状和尺寸制品或半制品的各种工艺操作方法。
目前生产上广泛采用的挤塑、注塑、压延、压制、浇铸和涂覆等。
二次成型技术，是指既能改变一次成型所得塑料半制品(如型材和坯件等)的形状和尺寸，又不会使其整体性受到破坏的各种工艺操作方法。
塑料成型基础理论与特性
2.1.3 塑料熔体的流变性能
⑵非牛顿型流体
非牛顿型流体包括粘性流体、粘弹性流 体和时间依赖性流体。
粘性流体又分为宾哈流体、膨胀性流体 和假塑性流体.实际中，几乎绝大多数聚 合物熔体和熔液的流动行为都接近于假 塑性流体。见图２-７
2.1.3 塑料熔体的流变性能
２、内应力
产生内应力的一个重要因素是注射及补料时的剪切应 力。减少应力措施：注射压力不宜取得过高，使用较高 的料温和模温，保压时间要适度，可采取降压保压方法 ，成型后将制品进行热处理 。
３、制品的后处理（热处理）
（1）退火处理 （2）调温处理
思考题
1.塑料有哪几种物理力学状态？ （答案）
2.何为分子定向？ （答案）
2.3塑料的成型特性
2.3.1 流动性 2.3.2 收缩性、收缩率、比容和压缩 2.3.3 结晶性、相容性、热敏性、固化和
熔体破裂 2.3.4 熔结痕、内应力、制品的后处理
2.3.1 流动性
1 、合理选择流动性 遇到成型形状复杂、壁薄或尺寸较大的制 品时，产品设计者应考虑在满足制品使用性能 的前提下，优先选择流动性好的塑料来成型。 ２、 流动性等级 测定流动性的方法用标准测试模具（仪器） ，测定值越高，表明流动性越好。人们习惯引 用与塑料流动性相关的塑料溢料间隙（溢边值 ）概念。所谓溢料间隙是指熔体塑料在成型高 压下不得流过的最大间隙值。
２、比容和压缩率
比容是单位重量的松散塑料所占有的体积。压缩率 是松散塑料的体积与同重量塑料的体积之比。用它们 可计算出每模塑料需要的注射量（cm3）或模具加料 腔的容积尺寸。注射量是决定设备的主要条件。
2.3.3 结晶性、挥发物含量、相容性、 热敏性、固化和熔体破裂
《塑料成型基础》课件
成型品外观质量检查
01
检查尺寸精度
测量成型品的尺寸，确保其符合设 计要求。
检查颜色和光泽
确保成型品的颜色均匀，符合预期 的光泽度。
03
02
检查表面光洁度
检查成型品的表面是否光滑，有无 气泡、划痕、凹陷等缺陷。
检查结构完整性
检查成型品是否有断裂、翘曲等结 构问题。
塑料成型的重要性
塑料制品的应用广泛
塑料制品在日常生活、工业生产、科技发展等领域应用广泛，如家电、汽车、建筑、电子 、航空航天等。因此，塑料成型技术的发展对于满足人们对各种塑料制品的需求具有重要 意义。
塑料成型技术的创新发展
随着科技的不断发展，对塑料制品的性能要求也越来越高，如强度、耐热性、耐腐蚀性等 。因此，需要不断研究和创新塑料成型技术，以提高塑料制品的性能和质量。
微纳塑料加工技术
利用微纳米技术制造超小型、超薄型 塑料零件，提高产品性能和降低成本 。
环境友好型塑料成型技术
热塑性弹性体
具有橡胶的弹性和塑料的加工性，可回收利用，减少废弃物产生。
无溶剂型塑料
在成型过程中不使用任何溶剂，减少环境污染和健康危害。
THANK YOU
不同种类的塑料在物理性能、化学性能、加工性能等 方面存在差异。
例如，聚乙烯和聚丙烯都是热塑性塑料，但聚乙烯较 软，而聚丙烯较硬；酚醛树脂和环氧树脂都是热固性 塑料，但酚醛树脂具有较好的耐热性和绝缘性，而环 氧树脂具有较好的机械强度和粘结力。
03
塑料成型工艺
注射成型
总结词
通过高压将塑料熔融并注入模具，冷却后脱模得到制品。
热固性塑料通常采用模压、传递模塑等工艺成型。
塑料成型工艺加工思考题列表
第一章绪论1.为什么塑料成型加工技术的发展要经历移植、改造和创新三个时期？2.移植期、改造期和创新期的塑料成型加工技术各有什么特点?3.按所属成型加工阶段划分，塑料成型加工可分为几种类型？分别说明其特点。
4.成型工厂对生产设备的布置有几种类型？第二章塑料成型的理论基础1、什么是取向？2、流动取向对制品性能有何影响？3、掌握分析流动取向的方法（注意：取向程度取决于剪切力大小、作用时间和解取向的程度）4、举几个拉伸成型的产品的例子。
5、为什么热固性塑料的注射成型难度比压缩成型大？6、什么是降解？7、发生热降解的塑料主要有哪些？如何有效防止热降解？8、氧化降解主要有哪两类？如何有效防止氧化降解？第三章成型用的物料及其配制1. 塑料成型物料配制中混合及分散的原理是什么?2. 粉料和粒料如何制造?一般分为几个步骤?3. 塑料糊可分为几类?各如何配制?4. 塑料的工艺性能有哪些?第四章压缩模塑１、简述压缩模塑成型的工艺流程。
２、模压成型中的预压有什么优点？３、预热的方式有哪几种？第五章挤出成型1.根据功能不同，螺杆可分为哪三段？各段的作用是什么？2.双螺杆挤出机有哪些特点？3.通过哪些措施可以提高挤出机的固体输送能力？4.单螺杆挤出机主要由哪几部分组成？5.通常只提高螺杆转数，挤出成型的塑化质量是提高还是下降？如何既保证质量又能提高挤出产量？6.均化段熔体的流动形式可分为哪四种？实际的流动形式是什么？7.简述排气式挤出机的原理。
8.如何改进普通螺杆熔融段固体床破碎而引起的塑化能力下降？第六章注射成型1. 什么是注塑成型？它有何特点？请用框图表示一个完整的注射成型工艺过程。
2. 注射成型机主要由哪些部分组成？3. 注射成型工艺条件包括哪些？简述温度、压力、周期与制品产量和质量的关系。
4. 注塑制品产生内应力的原因及其解决办法。
5. 注塑机的喷嘴分为哪几种类型？各适用于何种聚合物的加工？6. 简述热固性塑料的注塑成型。
高分子材料成型加工原理
⾼分⼦材料成型加⼯原理第⼀章绪论1.按所属成型加⼯阶段划分，塑料成型加⼯可分为⼏种类型？分别说明其特点。
(1)⼀次成型技术⼀次成型技术，是指能将塑料原材料转变成有⼀定形状和尺⼨制品或半制品的各种⼯艺操作⽅法。
⽬前⽣产上⼴泛采⽤的挤塑、注塑、压延、压制、浇铸和涂覆等。
(2)⼆次成型技术⼆次成型技术，是指既能改变⼀次成型所得塑料半制品(如型材和坯件等)的形状和尺⼨，⼜不会使其整体性受到破坏的各种⼯艺操作⽅法。
⽬前⽣产上采⽤的只有双轴拉伸成型、中空吹塑成型和热成型等少数⼏种⼆次成型技术。
(3)⼆次加⼯技术这是⼀类在保持⼀次成型或⼆次成型产物硬固状态不变的条件下，为改变其形状、尺⼨和表观性质所进⾏的各种⼯艺操作⽅法。
也称作“后加⼯技术”。
⼤致可分为机械加⼯、连接加⼯和修饰加⼯三类⽅法。
2.成型⼯⼚对⽣产设备的布置有⼏种类型？(1)过程集中制⽣产设备集中；宜于品种多、产量⼩、变化快的制品；衔接⽣产⼯序时所需的运输设备多、费时、费⼯、不易连续化。
(2)产品集中制⼀种产品⽣产过程配套；宜于单⼀、量⼤、永久性强的制品、连续性强；物料运输⽅便，易实现机械化和⾃动化，成本降低。
3.塑料制品都应⽤到那些⽅⾯？(1)农牧、渔业(2)包装(3)交通运输(4)电⽓⼯业(5)化学⼯业(6)仪表⼯业(7)建筑⼯业(8)航空⼯业(9)国防与尖端⼯业(10)家具(11)体育⽤品和⽇⽤百货4.如何⽣产出⼀种新制品？(1)熟悉该种制品在物理、机械、热、电及化学性能等⽅⾯所应具备的指标；(2)根据要求，选定合适的塑料，从⽽决定成型⽅法；(3)成本估算；(4)试制并确定⽣产⼯艺规程、不断完善。
第⼆章塑料成型的理论基础1.什么是聚合物的结晶和取向？它们有何不同？研究结晶和取向对⾼分⼦材料加⼯有何实际意义？2.请说出晶态与⾮晶态聚合物的熔融加⼯温度范围，并讨论两者作为材料的耐热性好坏。
晶态聚合物：Tm——Td；⾮晶态聚合物：Tf——Td。
对于作为塑料使⽤的⾼聚物来说，在不结晶或结晶度低时最⾼使⽤温度是Tg，当结晶度达到40%以上时，晶区互相连接，形成贯穿整个材料的连接相，因此在Tg以上仍不会软化，其最⾼使⽤温度可提⾼到结晶熔点。
第二章-成型理论基础分析
所以，MFR间接地反映了分子量的大 小。
MFR
ηa
流动性好
容易获得形状
MFR
ηa
流动性差
容易保持形状
因此聚合物熔体在适当的粘度范围内，其
可挤压性可定量地用MFR值表征。（不可理解
MFR值大可挤压性好）
对于聚合物成型加工MFR值如何选取？
对于高聚物的成型工艺而言，有的成型加
工艺要求聚合物熔体流动性好，有的工艺则要
具有长支链、交联、刚性、极性分子 链聚合物延伸倍数较低； （2）拉伸温度: 非晶高聚物：Tg～Td，靠近Tg 结晶高聚物：＜Tm，靠近Tm
如：PVC，Tg为82， 拉伸温度为90～120℃
PP，Tm为170， 拉伸温度为130～165℃
四、 高聚物的聚集态与成型加工
根据聚合物所表现的力学性质和 分子运动特征将聚合物分为玻璃态 （结晶态）、高弹态和粘流态——聚 集态。
高弹态形变是可逆的，如何将成型后 的制品形变保持下来？
压力成型、真空成型制品图
（3）粘流态 适宜流动性要求较高的成型加工技
术有：挤出成型、注射成型、吹塑成型、 压延成型、橡胶的混炼、压出、贴合、 纤维的熔融纺丝 等。
3、成型加工的几个重要特征温度 （1） Tb——材料的最低使用温度。当 使用温度T＜ Tb时，材料产生脆性断裂。 所以，选择制品的材料时，应考虑使用
为什么高聚物具有可延性？源于 下述因素： 大分子结构：细而长的长链结构和巨大
的 长径 比； 大分子的柔性；非晶高聚物单个分子空
间形态（无规线团）；结晶高聚物：折叠链 状；
因此，拉伸时高分子有卷曲或折叠链状 逐渐伸展变形而得到延伸。
冷拉伸： 室温至Tg时的拉伸。
特点：冷拉伸时高聚物会出现细颈，易 产生拉伸不均匀，同时冷拉伸需要较大 的外力，生产设备庞大，耗能高，因此 成型加工中一般不采用冷拉伸。
第二章塑料成型的理论基础第一节塑料成型过程中的流变现象
第二章塑料成型的理论基础第一节塑料成型过程中的流变现象塑料成型是指将塑料料坯经过加热软化后，通过外力作用使其充分流动并冷却成型的工艺过程。
在塑料成型过程中，塑料料坯的流变现象是十分重要的，对于成型工艺的控制和成品质量的保证起着关键作用。
流变学是研究物质在外力作用下变形行为的学科，它主要研究物质的流动规律、黏弹性等特性。
在塑料成型中，流变现象主要包括流变应力、塑料的流变行为以及流变模型。
下面将逐一介绍这些内容。
首先是流变应力。
流变应力是指物质在流动时受到的应力，它是刻画物质流动特性的重要指标。
在塑料成型中，流变应力的大小会直接影响料坯的流动性和成型质量。
一般来说，流变应力与塑料的流速成正比，而与塑料的黏度成反比。
因此，提高塑料的流变应力可以通过增加加热温度、加大注射速度、增加料筒压力等方式来实现。
其次是塑料的流变行为。
塑料的流变行为是指在不同的应力和变形速率下，塑料的流动规律和变形特性。
常见的塑料流变行为主要有牛顿流体、非牛顿流体和粘弹性流体。
牛顿流体是指物质的黏度不随应力和变形速率的增加而改变，如水；非牛顿流体是指物质的黏度随应力和变形速率的增加而改变，如糊状物和胶状物；而粘弹性流体是指物质既具有流体的特性又具有固体的特性，如塑料。
最后是流变模型。
流变模型是用数学函数来描述物质的流变行为的模型。
常用的流变模型有牛顿流体模型、Bingham模型、Maxwell模型等。
其中，牛顿流体模型适用于描述牛顿流体的流变行为，它的流变应力与变形速率成正比；Bingham模型适用于描述非牛顿流体的流变行为，它的流变应力与变形速率之间存在一个阈值；Maxwell模型适用于描述粘弹性流体的流变行为，它考虑了物质的弹性和黏性。
在塑料成型过程中，准确地描述和控制流变现象是确保成型工艺稳定性和成品质量的关键。
通过研究塑料的流变性质和应用合适的流变模型，可以优化成型过程参数，提高产品的性能和可靠性。
第二章 塑料成型的理论基础.
聚合物不同类型的流动曲线
3.4 聚合物流动行为的影响因素
外界因素： 温度 升高温度可使聚合物大分子的热运动和分 子间的距离增大, 从而降低熔体粘度。
聚合物分子链刚性越大和分子间的引力越大时，表观粘度 对温度的敏感性也越大。表观粘度对温度的敏感性一般比 它对剪切应力或剪切速率要强些。 在成型加工过程中，对一种表观粘度随温度变化不大的聚 合物来说，仅凭增加温度来增加其流动性是不适合的，因 为温度即使升幅很大，其表观粘度却降低有限 ( 如聚丙 烯、聚乙烯、聚甲醛等 ) 。另一方面，大幅度地增加温 度很可能使它发生热降解，从而降低制品质量，此外成型 设备等的损耗也较大，并且会恶化工作条件。 相对而言在成型中利用升温来降低聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳 酸酯和尼龙 66 等聚合物熔体的粘度是可行的，因为升温不多 即可使其表观粘度下降较多。
4.2熔体破裂
在一定的剪切速率下挤出塑料熔体时，挤出物表面是光滑的， 当挤出速度达到一定值时，其挤出物表面会出现不光滑现象， 诸如竹节状、鲨鱼皮状、无规则破裂等。熔体破裂后不仅表面 失去了光滑，而且物理性能大幅度下降。
图4 熔体破裂现象
引起熔体破裂的两个主要原因
一个原因是入口处经涡流的物料混入未经涡流的物料 流出以后，因松弛行为的不同而造成的无规则畸变。
聚合物的弹性行为
粘流态聚合物熔体是粘性与高弹性两种性质并存的，在成
型流动中常伴随有弹性反应，最突出的表现为挤出胀大 和熔体破裂。
挤出胀大
挤出胀大是指塑料熔体被强迫挤出口模时，挤出物的尺寸 大于口模尺寸，截面形状也发生变化的现象，这主要是由 弹性形变的松弛引起的。挤出物胀大现象亦称巴拉斯效应 或出口膨胀。是指熔体挤出口模后，挤出物的截面积比口 模截面积大的现象。
材料成型PPT课件
22.3.2聚聚合合物物在的模流内变的行流为动
入口效应、离模膨胀
Unstable flow
挤出胀大现象
B
A
C
胀大比 die
B D max D0
在工程实践中考虑入口效应的目的有两个：
➢1 保证制品的成型质量，在必要时避免或减 小入口效应。
➢2 在确定注射压力时，在考虑所有流道（包 括浇口）总长引起的压力损耗的同时，还要 考虑入口效应引起的压力损失
•鲨鱼皮形 •波浪形 •竹节形 •螺旋形 •不规则破裂
2.3 聚合物的加热与冷却
• 热源：
– 外热：电阻丝（经济、简单、方便、温度波动 较大）；微波（适合较厚发泡成型）；红外线；
热油（温度控制精确，设备复杂，成本高）； 热水、蒸气。
– 内热：摩擦热
Q
1 J
a
2
• 冷却：水（注射模、挤出定型模、中空模
低分子多为此类
宾汉 流体
假塑 性流 体
膨胀
(τy 和η为常数)
n<1
凝胶糊、良溶 在剪切力增大到一 剂的浓溶液 定值后才能流动。
大多数聚合物 剪切增加，粘度下
熔体、溶液、 降。原因为分子
糊
“解缠”
2.2 聚合物的流变行为
拉伸粘度
如果引起聚合物熔体的流动不是剪切应力
而是拉伸应力时，仿照式（2—2）即有拉
聚合物的结晶
有结晶倾向
两类聚合物
无结晶倾向
结晶过程是聚合物由非晶态转变为晶态的过程，发生 在Tg和Tm温度之间。
结晶度：聚合物是不可能完全结晶的，仅有 有限的结晶度，而且结晶度依聚合物结晶的历史 不同而不同。
《塑料成型加工与模具》课后习题答案
1.43
⎛ 3.125 × 105 ⎞ 0.705×10 = ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ K ⎝ ⎠
3
1.43
K=
(解上面方程，具体答案略) （将上面算得的结果代入， 略）
其流动方程 τ = Kγ n
9．挤出硬质 PVC 圆棒时，已知口模处料温为 177℃，口模直 径为 30mm，口模长为 120mm，挤出速率为 8．0cm3／s，现不 5MPa 考虑端末效应， 试求 PVC 熔体进人口模时的压力和τ=0． 时的黏度 ( 见 图 2-40)。
1
1 n
（a） (b)
3 n +1 πn ⎛ 5 × 106 ⎞ n n ⎜ ⎟ R 0.5 × 103 = ⎟ 3n + 1 ⎜ ⎝ 2 KL ⎠
将(b)除以（a） ，得
1
πn ⎛ ∆p ⎞ n 10 = (5) ， n=0.699。 将 n=0.699 带入 qv = ⎜ ⎟ R 3n + 1 ⎝ 2 KL ⎠
1 n
3 n +1 n
中，
有
1 3×0.699 +1 3.14 × 0.699 ⎛ 5 × 106 ⎞ 0.699 0.699 ⎜ ⎟ 0.5 × 10 3 = 1 ⎟ 3 × 0.699 + 1 ⎜ ⎝ 2 × 8K ⎠
⎛ 3.125 × 105 ⎞ ⎟ 0.5 × 10 = 0.709⎜ ⎟ ⎜ K ⎠ ⎝
两者本质上的区别在于分子结构的不同：热塑性塑料的分 子结构呈链状或树枝状，为线性聚合物。这些分子通常互相缠 绕但并不连结在一起，所以受热后具有可塑性；热固性塑料加 热开始时也具有链状或树枝状结构，但在受热后这些链状或树 枝状分子逐渐结合成网状结构 (交联反应)，成为既不熔化又不 熔解的体型聚合物。分子的链与链之间产生了化合反应，当再 次加热时这类塑料便不能软化。 3、 试述热塑性塑料的状态与加工的关系? 答：随着加工温度的逐渐升高，热塑性塑料将经历玻璃态、 高弹态、黏流态直至分解。不同状态其性能不同，决定了对加 工的适应性。 ①θg 以下玻璃态，坚硬的固体。E 高、 γ 小，不宜大变形 加工，可车、铣、刨、钻等机械加工。 ②θg~θf 高弹态，橡皮状弹性体。E 显著减小， γ 大大增强。 a、无定形塑料在高弹态靠近聚θf 一侧，材料的黏性很大，某些 塑料可进行真空、压力、压延和弯曲成型等。形变是可逆的， 制品温度迅速冷却到θg 才能得到符合形状尺寸要求的制品。b、 结晶形塑料，外力大于材料的屈服点时，可在θg 至θm 内进行薄 膜或纤维的拉伸。 ③θf（熔点温度θm）开始，塑料呈黏流态（为熔体） 。在θf
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塑料熔体的流变性能
⑵非牛顿型流体
非牛顿型流体包括粘性流体、粘弹性流 体和时间依赖性流体。
粘性流体又分为宾哈流体、膨胀性流体 和假塑性流体.实际中，几乎绝大多数聚 合物熔体和熔液的流动行为都接近于假 塑性流体。见图２-７
塑料熔体的流变性能
用于描述假塑性流体定律的是一幂律函 数方程：
τ= ηa （ﻵηa = K ﻵn-1） n—流动行为指数，对牛顿流体n=1,假
¦ aΗ（Pa.s)
10 4
PS（200℃） PSU （350℃）
10 3
PC（315℃）
10 2 10 1
10 2
10 3
γ. (s -1 )
图 2-10 剪切速率对聚合物熔体粘度的影响
¦Hale Waihona Puke aΗ(Pa? S)800600 400 200
1
2 3
287℃
220℃
220℃
γ 6.00 0 200
塑性流体n＜1,n值 越小则流体的非牛 顿性越强。 — ﻵ剪切速率 K—流体稠度，k值越高，流体粘度越大。 如图2-８
对塑料粘度的调节
从成型工艺出发，欲获得理想的粘度，主要 取决于对温度、剪切速率及压力 。
1.温度 提高其温度不超过分解温度，粘度可下降。 但是,将温度调节，对有的塑料效果颇佳，有 的则差。如图2-9
⑴牛顿型流体 ⑵非牛顿型流体
塑料熔体的流变性能
⑴牛顿型流体
符合下式的流体称为牛顿型流体： τ= η（dv/dr）= η(dr/dv)= ηﻵ 以切应力τ对剪切速率 ﻵ或者以粘度η对剪切速
率ﻵ作用所得到的曲线称为流体的流动（或流 变）曲线，它是确定塑料成型加工工艺条件 的重要依据。图2-4 牛顿型流体的的流动曲线特点： 图2-5、图2-6
塑料的物理状态：玻璃态、高弹态和粘流态 塑料的物理状态与它本身的温度有关。如图 2-1所示。A 塑料呈现刚性固体状，为玻璃态。 C 高聚物呈现柔软的弹性状，称高弹态。E继 续升高温度，分子热运动能量进一步增大， 至能解开分子链间的缠结而发生整个大分子 的滑移，在外力作用下便发生粘性流动，称 粘流态。Tb称为脆化温度，是高聚物保持高 分子力学特性的最低温度。Td称为分解温度， 在温度高于Td后，高分子主链发生断裂，这 现象称为降解。图2-2是结晶型高聚物的温 度—形变曲线。
浇口
增大 减小
冷
热
慢
快
高
低
长
短
冷
热
快
慢
选较薄处 大
选较厚处 小
塑料成型工艺及模具设计
第二章 塑料成型基础
模塑周期 ：它由注射时间、保压时间、 冷却时间和辅助时间四部分组成。 图2-15表示了它们的关系。
图2-13 长矩形注射制品内部分子定向示意图
表2-2成型条件与模具浇口对分子定向程度的影响
影响因素
定向程度
成型
物料温度 充模温度 注射压力 塑料充模时间 模具温度 制品冷却速度
条件
模具 浇口位置选择 浇口截面大小
成型加工中塑料受到的应力和应变
只有在受到外力作用而产生应变时，塑 料才会流动和变形 。
应力有三种类型： 剪切应力、拉伸应力、压缩应力，因
而对应产生三种应变（在应力作用下产 生的形状与尺寸变化叫做应变）：
剪切应变、拉伸应变和压缩应变。 剪切应力对塑料的成型最为重要。 如图 2-3
塑料熔体的流变性能 研究物质形变与流动的科学称为流变学
2.2 注射工艺过程及主要成型工艺参数 注塑工艺过程 主要成型工艺参数
注塑工艺过程
（1）注射前的准备 （2）注射成型过程 （3）制品的后处理
图2-14
主要成型工艺参数
（1）温度 ：料筒温度、喷嘴温度、 模具温度、脱模温度
（2）压力：塑化压力 、注射压力 、 保压压力 、模腔压力
（3）时间：注射时间 、保压时间 、 冷却时间
塑料成型工艺及模具设计
第二章 塑料成型基础
第2章 塑料成型基础
本章基本内容
塑料成型基础理论 注射工艺过程及主要成型工艺参数 塑料的成型特性
2.1 塑料成型基础理论
高聚物的三种物理、力学状态及其应用
成型加工中塑料受到的应力和应变 塑料熔体的流变性能 对塑料粘度的调节
高聚物的三种物理、力学状态及其应用
2.剪切速率 绝大多数塑料熔体属于塑性流体，具有表现 粘度随剪切速率或切应力的增大而减小的流 变性能。与温度一样，各种假塑性塑料的粘 度对其所受剪切速率发生改变的敏感性亦不 一致。如图2-10、2-11
对塑料粘度的调节
3.压力 提高压力（注射压力和挤压压力）对塑 料粘度起增大作用。粘度对压力的敏感性 也因塑料品种而异。成型制品时，应注意 模具温度状况和浇注系统结构同样对塑料 熔体充模流动粘度发生重要影响，要真正 实现合理的粘度，还必须包括这部分的设 计要合理。
分子定向
2.分子定向作用
有定向分子存在将对制品的力学性能、收 缩与变形产生重要影响。
分子定向
3.影响分子定向的因素 定向方向 在流动取向下，分子方向沿 着料流方向平行 排列。料流方向又取决 于料流进入型腔的位置即浇口位置，故在 型腔一定时影响分子定向方向的因素是浇 口位置。 定向程度 分子定向程度与塑料的类别 和塑料制品的壁厚大小有关。此外，分子 定向程度还与注射工艺条件及模具的浇口 设计关系密切，现将其各项影响及相互关 系归纳列于表2—2中。
1000
(S-1)
图2-11 粘度与剪切速率关系曲线 1、2-聚乙烯； 3-醋酸纤维素
塑料成型工艺及模具设计
第二章 塑料成型基础
第2章 塑料成型基础
分子定向与定向作用 注射工艺过程及主要成型工艺参数
分子定向
1.分子取向机理
塑料中的聚合物大分子、细而长的纤维状 填料分子在成型过程中由于受到应力作用 而产生分子整齐、平行排列的现象，这种 现象称之为分子取向。 如图2-13
热固性塑料流变学
热固性塑料的流变性与热塑性塑料的有着 本质差异，因其粘度是随分子的交联反应而 发生变化，在成型热固性塑料制品过程中的 粘度变化是不可逆转的，因此在制订成型工 艺条件和模具设计时要十分重视对温度的合 理选择和控制。图2-12
热固性塑料制品分子定向现象是无法消除 的。为此，在设计模具对应该考虑这样一个 问题：浇口的位置和形状能左右塑料的流动 方向和定向程度，应使塑料在模内流动所产 生的分子取向方向与制品在使用中的受力方 向保持一致。