二次成型原理

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2014/4/25,#,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,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，冷却后获得一定的形状，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,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,：,玻璃态（结晶态）,高弹态,粘流态,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,加工过程线性聚合物的总形变,可以看成由三个部分的形变组成：普弹形变,E,、推迟弹性形变,H,和粘性形变,V,。,式中,为作用的外力、,t,外力作用的时间、,E,为模量、,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,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。,推迟高弹形变,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,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,加工温度,Tf,时,高弹态,弹性成分增加 黏性成分减少，有效形变值减少,增大作用力,或延长外力作用时间,t,粘性形变,V,迅速升高,在,TgTf,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。,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,(),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：,TTg,，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,(),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,T,g,-T,f,之间加热，然后使之变形而成型为一定的形状；,、形变完成后置于近室温冷却定型,对部分结晶聚合物：,、在接近熔点处加热成型；,、成型后主要依靠结晶定型,二次成型的条件,二次成型,成型速度,成型温度,定型温度,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,9294,，聚甲基丙烯酸甲酯,(Tg=105),成型温度为,118,。,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。,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。,谢谢大家,