塑料加熱后的性能
發布時間:2019-07-05 09:57:42 點擊次數:4259
熱性能及冷卻速率不同的塑料品種具有不同的比熱容、熱傳導率、熱變形溫度等熱性能。比熱容高的塑料品種塑化時需要的熱量大,應選用塑化能力大的注塑機。塑料的物理、力學性能與溫度密切相關,溫度變化時,塑料的受力行為發生變化,呈現出不同的物理狀態,表現出分階段的力學性能特點。塑料在加熱后的物理狀態和力學性能對塑料的成型加工有著非常重要的意義。
1.塑料加熱后的性能
熱變形溫度高的塑料冷卻時間可縮短,早脫模,但脫模后要防止冷卻變形。熱傳導率低的塑料冷卻速度慢(如離子聚合物等冷卻速度極慢),故必須充分冷卻,要加強模具冷卻效果。熱流道模具適用于比熱容低,熱傳導率高的塑料。比熱容大、熱傳導率低,熱變形溫度低、冷卻速度慢的塑料則不利于高速成型,必須選用適當的注塑機及加強模具冷卻。
(1)熱塑性塑料在受熱時的物理狀態
熱塑性塑料在受熱時常存在的物理狀態為:玻璃態(結晶聚合物亦稱結晶態)、高彈態和黏流態,圖1-3所示為線型無定形聚合物和線型結晶型聚合物受恒定壓力時變形程度與溫度關系的曲線,也稱加熱后曲線。
1)玻璃態
塑料處于溫度Tg以下的狀態,為堅硬的固體,是大多數塑件的使用狀態。Tg稱為玻璃化溫度,是多數塑料使用溫度的上限。Tb是聚合物的脆化溫度,是塑料使用的下限溫度。
2)高彈態
當塑料受熱溫度超過Tg時,由于聚合物的鏈段運動,塑料進入高彈態。處于這一狀態的塑料類似橡膠狀態的彈性體,仍具有可逆的形變性質。從圖中曲線1可以看到,線型無定形聚合物有明顯的高彈態,而從曲線2可看到,線型結晶聚合物無明顯的高彈態,這是因為完全結晶的聚合物無高彈態,或者說在高彈態溫度下也不會有明顯的彈性變形,但結晶型聚合物一般不可能完全結晶,都含有非結晶的部分,所以它們在高彈態溫度階段仍能產生一定程度的變形,只不過比較小而已。
3)黏流態
當塑料受熱溫度超過Tf時,由于分子鏈的整體運動,塑料開始有明顯的流動,塑料開始進入黏流態變成黏流液體,通常也稱之為熔體。塑料在這種狀態下的變形不具可逆性質,一經成型和冷卻后,其形狀永遠保持下來。
Tf稱為黏流化溫度,是聚合物從高彈態轉變為黏流態(或黏流態轉變為高彈態)的臨界溫度。當塑料繼續加熱,溫度至Td時,聚合物開始分解變色,Td稱為熱分解溫度,是聚合物在高溫下開始分解的臨界溫度。
(2)熱固性塑料在受熱時的物理狀態
熱固性塑料在受熱時,由于伴隨著化學反應,它的物理狀態變化與熱塑性塑料明顯不同。開始加熱時,由于樹脂是線型結構,和熱塑性塑料相似,加熱到一定溫度后,樹脂分子鏈運動使之很快由固態變成黏流態,這使它具有成型的性能。但這種流動狀態存在的時間很短,很快由于化學反應的作用,分子結構變成網狀,分子運動停止了,塑料硬化變成堅硬的固體。再加熱后仍不能恢復,化學反應繼續進行,分子結構變成體型,塑料還是堅硬的固體。當溫度升到一定值時,塑料開始分解。
各種塑料按其種類特性及塑件形狀,要求必須保持適當的冷卻速度。所以模具必須按成型要求設置加熱和冷卻系統,以保持一定模溫。當料溫使模溫升高時應予冷卻,以防止塑件脫模后變形,縮短成型周期,降低結晶度。當塑料余熱不足以使模具保持一定溫度時,則模具應設有加熱系統,使模具保持在一定溫度,以控制冷卻速度,保證流動性,改善填充條件或用以控制塑件使其緩慢冷卻,防止厚壁塑件內外冷卻不勻及提高結晶度等。對流動性好、成型面積大、料溫不均的則視塑件成型情況而定,有時需加熱或冷卻交替使用或局部加熱與冷卻并用。為此模具應設有相應的冷卻或加熱系統。
1.塑料加熱后的性能
熱變形溫度高的塑料冷卻時間可縮短,早脫模,但脫模后要防止冷卻變形。熱傳導率低的塑料冷卻速度慢(如離子聚合物等冷卻速度極慢),故必須充分冷卻,要加強模具冷卻效果。熱流道模具適用于比熱容低,熱傳導率高的塑料。比熱容大、熱傳導率低,熱變形溫度低、冷卻速度慢的塑料則不利于高速成型,必須選用適當的注塑機及加強模具冷卻。
(1)熱塑性塑料在受熱時的物理狀態
熱塑性塑料在受熱時常存在的物理狀態為:玻璃態(結晶聚合物亦稱結晶態)、高彈態和黏流態,圖1-3所示為線型無定形聚合物和線型結晶型聚合物受恒定壓力時變形程度與溫度關系的曲線,也稱加熱后曲線。
1)玻璃態
塑料處于溫度Tg以下的狀態,為堅硬的固體,是大多數塑件的使用狀態。Tg稱為玻璃化溫度,是多數塑料使用溫度的上限。Tb是聚合物的脆化溫度,是塑料使用的下限溫度。
2)高彈態
當塑料受熱溫度超過Tg時,由于聚合物的鏈段運動,塑料進入高彈態。處于這一狀態的塑料類似橡膠狀態的彈性體,仍具有可逆的形變性質。從圖中曲線1可以看到,線型無定形聚合物有明顯的高彈態,而從曲線2可看到,線型結晶聚合物無明顯的高彈態,這是因為完全結晶的聚合物無高彈態,或者說在高彈態溫度下也不會有明顯的彈性變形,但結晶型聚合物一般不可能完全結晶,都含有非結晶的部分,所以它們在高彈態溫度階段仍能產生一定程度的變形,只不過比較小而已。
3)黏流態
當塑料受熱溫度超過Tf時,由于分子鏈的整體運動,塑料開始有明顯的流動,塑料開始進入黏流態變成黏流液體,通常也稱之為熔體。塑料在這種狀態下的變形不具可逆性質,一經成型和冷卻后,其形狀永遠保持下來。
Tf稱為黏流化溫度,是聚合物從高彈態轉變為黏流態(或黏流態轉變為高彈態)的臨界溫度。當塑料繼續加熱,溫度至Td時,聚合物開始分解變色,Td稱為熱分解溫度,是聚合物在高溫下開始分解的臨界溫度。
(2)熱固性塑料在受熱時的物理狀態
熱固性塑料在受熱時,由于伴隨著化學反應,它的物理狀態變化與熱塑性塑料明顯不同。開始加熱時,由于樹脂是線型結構,和熱塑性塑料相似,加熱到一定溫度后,樹脂分子鏈運動使之很快由固態變成黏流態,這使它具有成型的性能。但這種流動狀態存在的時間很短,很快由于化學反應的作用,分子結構變成網狀,分子運動停止了,塑料硬化變成堅硬的固體。再加熱后仍不能恢復,化學反應繼續進行,分子結構變成體型,塑料還是堅硬的固體。當溫度升到一定值時,塑料開始分解。
各種塑料按其種類特性及塑件形狀,要求必須保持適當的冷卻速度。所以模具必須按成型要求設置加熱和冷卻系統,以保持一定模溫。當料溫使模溫升高時應予冷卻,以防止塑件脫模后變形,縮短成型周期,降低結晶度。當塑料余熱不足以使模具保持一定溫度時,則模具應設有加熱系統,使模具保持在一定溫度,以控制冷卻速度,保證流動性,改善填充條件或用以控制塑件使其緩慢冷卻,防止厚壁塑件內外冷卻不勻及提高結晶度等。對流動性好、成型面積大、料溫不均的則視塑件成型情況而定,有時需加熱或冷卻交替使用或局部加熱與冷卻并用。為此模具應設有相應的冷卻或加熱系統。
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