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chen.1fan

至尊木虫 (职业作家)

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[交流] 塑料性能介绍（比较专业详细，通俗易懂，希望大家受益！）已有38人参与

塑料性能
PS:另有塑料不良消除资料上传:http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=4211745&pid=3&page=1#pid3

塑料主要是从石油、煤为基础原料中提炼生产出来，是高分子材料。通常对酸、碱、盐有机溶剂等有良好的抗腐蚀性能：比重小、重量轻；具有良好的机械性能，通过填料和助剂加入，机械性能超过普通金属材料，有些材料还具有耐磨性和自润滑性；易成型复杂形状的制品，制品表面光洁，可切削和抛光等加工，加工费比金属材料低。
因塑料材料的优良性能在机械工业、电子工业、航天航海工业、汽车工业、化学工业、建筑业、家电工业、包装工业以及轻工等领域获得广泛的运用。

公司现在所常用的塑料原料有“ABS、PP、PC、PE”等。就塑料结晶度、分子取向性、降解和熔融指数作点叙述。并对公司最常用的塑料原料作一点介绍。

一. 塑料三态：
塑料有热固性和热塑性二大类，热固性塑料成型固化后，不能再加热熔融成型。而热塑性塑料成型后的制品可再加热熔融成型其它制品。热塑性塑料随着温度的改变，产生玻璃态、高弹态和粘流态三态变化，随温度重复变动，三态产生重复变化。塑料玻璃态时可切削加工。高弹态时可拉伸加工，如拉丝纺织、挤管、吹塑和热成型等。粘流态时可涂复、滚塑和注塑等加工。但当温度高于粘流态时，塑料就会产生热分解，当温度低于玻璃态时塑料就会产生脆化。当塑料温度高于粘流态或低于玻璃态趋向时，均使热塑性塑料趋向严重的恶化和破坏，所以在加工或使用塑料制品时要避开这二种温度区域。

升高温度
脆化区玻璃态高弹态粘流态热分解

二. 晶形塑料：
塑料分有结形和非结晶形，结晶塑料的分子链是有规则排列，非结晶形塑料分子链是无定型排列。结晶形塑料有较明显熔点，有最快结晶温度点，保持最快结晶温度点。并随时间的延长结晶率能提高。对制品的屈服强度、弹性模量、刚硬度随之提高，热变形温度和耐化学溶剂的稳定性也有改善。收缩率随密度增大而减小。如模具温度过高成型制品易形成大的球晶，制品脆，力学性能降低，制品扭曲变形会增大。总之希望结晶型塑料成型制品有较高结晶率和均称的小晶体，不希望有大的球晶体和不均称结晶度。

1. 结晶与冷却温度和冷却速度关系：
塑料的结晶温度是在熔点以下，玻璃化温度以上。不同的塑料种类有不同的最快结晶温度点。如“PP”的最快结晶温度128度。

 当冷却温度处于最快结晶温度时，冷却时间需延长，制品容易形成大球晶，使制品发脆，扭曲变形和力学性能下降。
 当冷却温度处于玻璃态温度时，冷却时间短，结晶不完整。成型制品受模具壁急速冷却，制品表面与模具直接接触，制品表面先冻结，即停止结晶，而制品中心还没有冷却继续结晶直至冻结，造成制品表层与中心的结晶度不一样，使制品内应力增大，制品尺寸和形状变化大，力学性能差。
 当冷却温度处于玻璃态与最快结晶温度之间，冷却时间适宜，能达到较好而完善的结晶，制品性能就好。

2. 结晶与熔融温度关系：
 结晶塑料加工的熔融温度选高，并在料筒里停留时间长，而射入模具后冷却时间要长，结晶较完整，球晶大，制品脆，力学性能下降。再生塑料的加工温度也要提高。
 结晶塑料加工的熔融温度选低一点，并在料筒里停留时间短一些，而射入模具后的冷却时间也短，结晶时间也短，晶体尺寸易达到小而均。制品力学性能好，耐磨和热变形温度可提高。再生塑料的加工温度也低。
3. 结晶与注射压力关系：
注射压力低易生成大而完整的球晶体，注射压力高能生成小而形状不规则的球晶体。随着塑料分子量增大，结晶能力降低。
三. 分子取向性：
塑料分子取向性是受外力的作用，高分子链被拉直拉长，同时球晶体也被拉长。分子取向是在外力作用下的一种形变，分子的形变能提高其拉伸强度和冲击强度。但在取向垂直方向上其拉伸强度有所下降，冲击强度也有所降低，所以说分子取向有方向性。塑料加工在高弹态时易控制分子取向性，在粘流态时不可控制分子取向性。挤出成型是塑料在高弹态下加工，可控制拉伸倍数、牵引力和速度，如塑料丝、膜、管、片和板等制品。注射成型是塑料在粘流态下加工，分子取向无序，受力的大小不同，冻结速度不一样，造成制品各处的内应力大小不同，发生变形翘曲。所以注射成型加工不希望有较大的冻结分子取向性。

1. 分子取向性与温度关系：
注塑成型分子取向是在温度和压力作用下的冻结取向。当模具打开时，模具内的型腔压力全部消失，但制品一般不可能冷却到常温，等制品在模外冷却到常温这段时间，制品中的分子产生解取向，取向程度就下降。所以分子取向性与温度变化有关，当塑料熔体温度提高，模具温度升高，制品壁厚增厚，冷却时间缩短，分子取向性下降，反之增大。在注射成型过程中分子有在等温下流动取向和非等温下流动取向。在等温下分子流动取向的力和量是一样的，但在非等温分子流动取向力和量均不一致，易引起内应力的不一致，造成制品变形等质量问题。

2. 分子取向与压力速度关系：
塑料分子取向因受力的形式和作用性质不同，可分为剪切应力分子取向，即流动取向和受牵引作用的拉伸取向。流动分子取向有单轴或双轴取向，并沿着流动方向有序排列。分子取向是与作用力成正比。
注塑成型分子取向性是将熔融塑料在注射压力的作用下，射入模具型腔，并在注射和保压压力的继续作用下冻结，分子取向性大小与冻结时的压力成正比。

3. 分子取向残余应力与骤冷应力：
分子取向残余应力是制品成型冷却时的冻结取向应力和构型体积应变应力。制品的冻结分子链在失压下，并在使用温度和环境温度的变化中，成型制品中原拉直和拉长的链锻要恢复到此时的自由状态，分子链产生卷曲，制品就产生变形，这种情况会持续到该塑料原始自由状态，制品变形才停止。构型体积应变是由于制品的几何形状变化，造成不同的分子取向应力。制品内应力不同，收缩情况也不同。制品的冻结应力和型体应力，会造成制品的裂缝和受热后尺寸不稳定等变化。
骤冷应力是制品在成型冷却过程中，模温极低，制品的冷却速度极快情况下，造成分子取向力不一致，在厚制品上易出现气泡或凹痕。

4. 结晶形塑料与非结晶形塑料的取向性。
非结晶形塑料取向松弛的时间从失压到玻璃态，结晶形塑料取向松弛的时间从失压到熔点。因冷却到熔点温度比冷却到玻璃态温度，当然到熔点温度高，所以冷却时间短。因此在同等成型条件下，非结晶形塑料解取向时间长，制品取向应力小，结晶型塑料解取向时间短，不易解取向，取向性就大。

5. 怎样减少分子取向性：
分子取向性随着分子链越长越多取向性越大，并受压力，冻结温度和时间的变化而变化。可在选材和工艺上进行调整和控制，来减小注塑制品的分子取向性。
 提高熔体和模具温度，使取向效应降低。
 降低注射压力，保压压力和时间，分子取向性降低。
 浇口减小制品的分子取向性小。
 制品壁簿、模具温度极低，制品来不及取向就冷却，取向效应减少。
 快速冲模时熔体在高剪切力的作用下，熔体温度升高，粘度降低，模具型腔被迅速冲满并快速冷却，取向力也小。

四. 分子量的分布：
塑料分子量分布的宽或窄，主要是看该塑料最大分子量和最小分子量之间的范围。范围大的即分子量分布宽，反之为窄。分子量分布宽的，加工温度范围大，这种塑料易加工成型，反之不易加工成型。

五. 塑料降解：
塑料在热、力、氧、水和光辐射等作用下聚合度降低，这过程叫降解。塑料降解，分子量降低，大分子链断裂等变化，引起塑料机械性能的下降。如弹性降低，强度降低，粘度降低而熔融指数提高，成型时塑料熔体发生湍流，使制品表面粗糙等不良现象产生。注射成型是在高温、高压和高速下成型制品。塑料在成型时易产生降解，控制好成型工艺可减少或避免塑料制品降解。特别在高温时混入氧气和水更能使塑料降解。剪切应力的降解，是塑料在预塑背压和速度，注射压力及速度作用下，使塑料的分子链被运动的螺杆切割断，并伴随料温上升，粘度下降而产生力热降解。如热塑性塑料反复利用重复加工制品，塑料熔融指数随重复加工次数增加而不断提高。如聚碳酸酯和聚丙烯塑料从第一次加工时的熔融指数到重复十次加工后的熔融指数比较相差较大。“PC第一次加工熔融指数0.71；到第十次加工时熔融指数39.4。PP第一次加工熔融指数1.67；到第十次加工时熔融指数11.8。”它们粘度变稀了。物理性能降低了，这也是一种塑料降解过程。所以要有比例地利用热塑性塑料的回料。

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[ Last edited by chen.1fan on 2012-3-8 at 08:29 ]

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