對熱固性聚合物來說,正確的
注塑加工成型工藝的關(guān)鍵在于使聚合物組分在交聯(lián)反應之前完成流動過程。熱固性聚合物成型流動時的剪切作用對粘度和流動性也有影響,但這種影響需要通過交聯(lián)反應速度來體現(xiàn)。提高切應力可使剪切速率增大,因此將會增加聚合物體系內(nèi)活性分子間的碰撞機會并釋放出較大的摩擦熱,同時導致交聯(lián)反應活化能降低,于是交聯(lián)反應速度加快,粘度隨之增大,流動性隨之降低。
考慮壓力對熔體粘度的影響時,還應注意到粘度對壓力的敏感性會因聚合物不同而不同。通常認為,聚合物熔體的壓縮率越大,其粘度對壓力的敏感性越強。由于各種聚合物熔體粘度對壓力的敏感性不同,所以在注射成型時,單純依靠增大注射壓力來提高熔體流量或充模能力的方法并不十分恰當。
因此,熱固性聚合物在成型過程中的粘度變化與熱塑性的情況有著本質(zhì)的差異,他的流變學性質(zhì)主要指粘度隨交聯(lián)反應而發(fā)生變化。溫度的這種特性正是熱固性塑料注射成型中注塑機料筒和模具分別采用不同溫度的原因,即注塑的最佳溫度是產(chǎn)生最低粘度而又不引起迅速交聯(lián)反應的溫度,而澆口和模具的溫度則應是有利于迅速硬化的溫度。
對于需要增大粘度而又不宜采用降溫措施的場合,則可考慮采用提高壓力的方法解決。在成型生產(chǎn)中考慮壓力對粘度的影響時,應綜合考慮生產(chǎn)的經(jīng)濟性、設備和模具的可靠性以及塑料件的質(zhì)量等因素,以保證成型工藝具有最佳的注射壓力和注射溫度。熱塑性聚合物的成型基本上是一個物理變化過程,即通過加熱,使具有線型大分子結(jié)構(gòu)的物料達到粘流態(tài)后成型,然后通過冷卻使制品固化。
成型過程中的聚合物可能會因局部降解或交聯(lián)發(fā)生一些化學變化,但這些變化對聚合物的基本性能影響不大,尤其不會使粘度發(fā)生不可逆的改變。因此,熱塑性聚合物可以反復多次加熱冷卻成型,可以對廢料進行回收。熱固性聚合物的成型過程與熱塑性聚合物不同,它除了發(fā)生物理變化外,還伴隨化學反應。
聚合物大分子長鏈結(jié)構(gòu)復雜,自由狀態(tài)下堆砌密度很低,相互之間就有較大的自由空間,所以在空間三維等值的靜壓力作用下,大分子之間的自由空間會被壓縮減少,大分子鏈將相互接近,彼此之間的作用也會加強,所以宏觀上將表現(xiàn)出體積收縮或比容減小,同時變形流動阻力也會隨之增大。
注塑加工聚合物熔體在成型壓力增大時,熔體所受的靜壓力也會隨之提高,而且伴隨熔體的體積收縮,其粘度也有所提高。
加熱熱固性聚合物,不僅是為了使原來呈現(xiàn)線型大分子結(jié)構(gòu)的預聚物熔融后能在壓力作用下產(chǎn)生變形流動,在模具中獲得塑件的形狀,而且還必須使充入模腔的預聚物熔體能在一定溫度下發(fā)生交聯(lián)化學反應,以便他們能固化定型為塑料制件。熱固性聚合物一經(jīng)交聯(lián)化學反應,其線型結(jié)構(gòu)就轉(zhuǎn)變成體型結(jié)構(gòu),即使再加熱,大分子也不會發(fā)生解纏和滑移,故粘度變得無限大,從而永遠失去了變形流動能力。
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