塑料成形的工艺性能:流动性及影响因素

塑料成形过程中塑料所表现出的性能称为塑料成形的工艺性能。塑料成形的工艺性能的好坏直接影响塑料成形加工的难易程度和塑料制品的质量,同时还影响生产效率和能量的消耗等。

流动性及影响因素

塑料在一定的温度与压力下填充模腔的能力称为流动性。它与铸造合金流动性的概念相似。塑料的流动性是影响塑料填充模具型腔获得完整制品的主要因素。在塑料成形过程中塑料应具有适当的流动性。如流动性最大的具有线型分子结构且很少或没有交联结构的树脂,由于流动性太好,注射成形时容易形成“溢边”缺陷。这时应在树脂中加入某些填料,以降低树脂的流动性,消除“溢边”现象。有的塑料流动性较差,成形过程比较困难,可以通过加入润滑剂和增塑剂提高和增加塑料的流动性。影响塑料流动性的主要因素包括塑料的性质、聚合物分子量的大小和结构、塑料中的各种添加剂、温度和压力等。

(1)聚合物分子量和结构的影响 聚合物的分子量作为塑料的固有特性而影响流动性。聚合物的分子量越大,缠结程度越严重,流动时所受的阻力越大,则聚合物的黏度大、流动性越差。不同的成形方法对聚合物的流动性要求不同,因此对聚合物的分子量要求不同。注射成形要求塑料的流动性好,可采用分子量低的聚合物;挤压成形塑料流动性较差,可采用分子量较高的聚合物;中空吹塑成形可采用中等分子量的聚合物。聚合物的分子结构在成形过程中一般都处于黏流态和高弹态,由于黏流态分子的动能增加,分子的移动更加容易,聚合物的流动性增加,有利于成形过程进行。高弹态聚合物对塑料的吹塑成形具有重要的意义。

(2)各种添加剂的影响 塑料中的各种添加剂对流动性的影响有着不同的作用。有的添加剂的加入会使流动性增加,而有的添加剂会使流动性降低。因此根据不同成形方法对流动性的要求不同,可以通过加入不同的添加剂来调整流动性。

(3)温度的影响 升高温度可使塑料的树脂的黏度降低,流动性增加。但是在塑料成形中不能仅靠提高温度来提高其流动性,必须将塑料加热到合适的温度范围来成形。这是因为不同塑料的流动性对温度有不同的敏感性。有的塑料对温度不敏感,大幅度提高温度对塑料的流动性提高有限,反而会因温度过高引起树脂的降解和分解,从而引起塑料制品的质量降低;有的塑料对温度非常敏感(如聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯和聚酰胺66等),在成形过程中可以通过升温来降低黏度,提高其流动性。但是对这种塑料在成形过程中要严格控制成形温度,因为微小的温度波动会引起流动性的较大变化,使生产过程不稳定,塑料制品的质量难以保证。

热塑性塑料的流动性用熔融指数(也可称熔融流动率)表示,熔融指数越大,流动性也越好。熔融指数与塑料的黏度有关,黏度越小熔融指数越大,塑料的流动性也越好。

常用塑料的流动性大致可分为三类:

1)流动性好:尼龙、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、醋酸纤维素等。

2)流动性中:改性聚苯乙烯、ABS、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲醛、氯化聚醚等。

3)流动性差:聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚砜、聚芳砜、氟塑料等。

4)剪切速率及压力的影响 剪切速率对聚合物的黏度有较大影响,一般随着切应力的增加聚合物的黏度降低,从而提高其流动性。但不同的聚合物熔体对剪切作用的敏感程度不同。压力对聚合物熔体的黏度也有明显的影响,随着压力的增大,聚合物熔体的黏度升高,有时黏度竟能增加一个数量级,所以在塑料的成形过程中不能单纯靠提高压力来提高塑料的流量。因此,在使用螺杆式注射机成形塑料时,通过选择一定螺距的螺杆并控制螺杆的转速来达到控制剪切速率和压力,使塑料具有合适的流动性。

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