3.2成型過(guò)程中的定向作用ppt課件

1、塑料工藝塑料工藝2.4 成型過(guò)程中的定向作用成型過(guò)程中的定向作用 學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、能夠分析制品的流動(dòng)取向程度及對(duì)、能夠分析制品的流動(dòng)取向程度及對(duì)制品性能影響制品性能影響2、掌握拉伸取向的影響因素、掌握拉伸取向的影響因素3、注意拉伸制品的生產(chǎn)原理、注意拉伸制品的生產(chǎn)原理塑料工藝塑料工藝取向的概念取向的概念聚合物分子或填料沿力的方向整齊排列的現(xiàn)象就是取向。聚合物分子或填料沿力的方向整齊排列的現(xiàn)象就是取向。聚合物的取向現(xiàn)象包括分子鏈、鏈段的取向以及結(jié)晶聚合物的晶片等聚合物的取向現(xiàn)象包括分子鏈、鏈段的取向以及結(jié)晶聚合物的晶片等沿外力方向的擇優(yōu)排列。沿外力方向的擇優(yōu)排列。 未取向的聚合物材料是各

2、向同性的，即各個(gè)方向上的性能相同。而未取向的聚合物材料是各向同性的，即各個(gè)方向上的性能相同。而取向后的聚合物材料，在取向方向上的力學(xué)性能得到加強(qiáng)，而與取向取向后的聚合物材料，在取向方向上的力學(xué)性能得到加強(qiáng)，而與取向垂直的方向上，力學(xué)性能可能被減弱。即取向聚合物材料是各向異性垂直的方向上，力學(xué)性能可能被減弱。即取向聚合物材料是各向異性的，即方向不同，性能不同。的，即方向不同，性能不同。 取向分類：取向分類：流動(dòng)取向在流動(dòng)時(shí)由剪切力誘發(fā)）流動(dòng)取向在流動(dòng)時(shí)由剪切力誘發(fā)）拉伸取向由拉伸力誘發(fā)）拉伸取向由拉伸力誘發(fā)）塑料工藝塑料工藝2.4.1 熱固性塑料模壓制品中纖維狀熱固性塑料模壓制品中纖維狀填料的定

3、向填料的定向 填料排列的方向主要是順著流動(dòng)方向的，碰上阻斷力填料排列的方向主要是順著流動(dòng)方向的，碰上阻斷力 ( 如如模壁等模壁等 ) 后，它的流動(dòng)就改成與阻斷力成垂直的方向。后，它的流動(dòng)就改成與阻斷力成垂直的方向。 塑料工藝塑料工藝 2.4.2 熱塑性塑料成型過(guò)程中聚合物熱塑性塑料成型過(guò)程中聚合物分子的定向分子的定向用熱塑性塑料生產(chǎn)制品時(shí)，只要在生產(chǎn)過(guò)程中存在著熔體流動(dòng)，幾用熱塑性塑料生產(chǎn)制品時(shí)，只要在生產(chǎn)過(guò)程中存在著熔體流動(dòng)，幾乎都有聚合物分子定向的問(wèn)題，不管生產(chǎn)方法如何變化，影響定向乎都有聚合物分子定向的問(wèn)題，不管生產(chǎn)方法如何變化，影響定向的外界因素以及因定向在制品中造成的后果基本上也是一

4、致的。的外界因素以及因定向在制品中造成的后果基本上也是一致的。流動(dòng)取向會(huì)造成制品各向異性，存在內(nèi)應(yīng)力，一般不希望在制品中流動(dòng)取向會(huì)造成制品各向異性，存在內(nèi)應(yīng)力，一般不希望在制品中存在取向。存在取向。 表表2-8 塑料試樣在分子定向的力學(xué)強(qiáng)度塑料試樣在分子定向的力學(xué)強(qiáng)度 塑料工藝塑料工藝以長(zhǎng)條形試樣為例分析流動(dòng)取向度以長(zhǎng)條形試樣為例分析流動(dòng)取向度 聚向程度取決于剪切力大小、作用時(shí)間和解取向的程度。聚向程度取決于剪切力大小、作用時(shí)間和解取向的程度。塑料工藝塑料工藝簡(jiǎn)單分析試樣流動(dòng)取向簡(jiǎn)單分析試樣流動(dòng)取向塑料工藝塑料工藝影響取向的因素影響取向的因素 隨著塑模溫度、制品厚度隨著塑模溫度、制品厚度 (

5、即即型腔的深度型腔的深度 ) 、塑料進(jìn)模時(shí)的、塑料進(jìn)模時(shí)的溫度等的增加，分子定向程度溫度等的增加，分子定向程度即有減弱的趨勢(shì)；即有減弱的趨勢(shì)； 增加澆口長(zhǎng)度、壓力和充滿塑增加澆口長(zhǎng)度、壓力和充滿塑模的時(shí)間，分子定向程度也隨模的時(shí)間，分子定向程度也隨之增加；之增加； 分子定向程度與澆口安設(shè)的位分子定向程度與澆口安設(shè)的位置和形狀有很大關(guān)系，為減少置和形狀有很大關(guān)系，為減少分子定向程度，澆口最好設(shè)在分子定向程度，澆口最好設(shè)在型腔深度較大的部位。型腔深度較大的部位。 塑料工藝塑料工藝2.4.3 聚合物的拉伸取向聚合物的拉伸取向 成型過(guò)程中如果將聚合物分子在玻璃化溫度與熔點(diǎn)之間的成型過(guò)程中如果將聚合物分

6、子在玻璃化溫度與熔點(diǎn)之間的溫度區(qū)域內(nèi)，沿著一個(gè)方向拉伸，則其中的分子鏈將在很溫度區(qū)域內(nèi)，沿著一個(gè)方向拉伸，則其中的分子鏈將在很大程度上沿著拉伸方向作整齊排列，也就是分子在拉伸過(guò)大程度上沿著拉伸方向作整齊排列，也就是分子在拉伸過(guò)程中出現(xiàn)了定向。由于定向以及因定向而使分子鏈間吸引程中出現(xiàn)了定向。由于定向以及因定向而使分子鏈間吸引力增加的結(jié)果，拉伸并經(jīng)迅速冷至室溫后的制品在拉伸方力增加的結(jié)果，拉伸并經(jīng)迅速冷至室溫后的制品在拉伸方向上的拉伸強(qiáng)度、抗蠕變等性能就會(huì)有很大的提高。向上的拉伸強(qiáng)度、抗蠕變等性能就會(huì)有很大的提高。 對(duì)對(duì)薄膜來(lái)說(shuō)，拉伸如果是在一個(gè)方向上進(jìn)行的，則這種方法薄膜來(lái)說(shuō)，拉伸如果是在一個(gè)

7、方向上進(jìn)行的，則這種方法稱為單向拉伸稱為單向拉伸 ( 或稱單軸拉伸或稱單軸拉伸 ) ；如果是在橫直兩向上拉；如果是在橫直兩向上拉伸的，則稱為雙向拉伸伸的，則稱為雙向拉伸 ( 或稱雙軸拉伸或稱雙軸拉伸 ) 。塑料工藝塑料工藝 1、拉伸溫度范圍、拉伸溫度范圍 拉伸定向要在聚合物玻璃化溫度和熔點(diǎn)之間進(jìn)行，分子在拉伸定向要在聚合物玻璃化溫度和熔點(diǎn)之間進(jìn)行，分子在高于玻璃化溫度時(shí)才具有足夠的活動(dòng)，這樣，在拉應(yīng)力的高于玻璃化溫度時(shí)才具有足夠的活動(dòng)，這樣，在拉應(yīng)力的作用下，分子從無(wú)規(guī)線團(tuán)中被拉伸應(yīng)力拉開(kāi)、拉直和在分作用下，分子從無(wú)規(guī)線團(tuán)中被拉伸應(yīng)力拉開(kāi)、拉直和在分子彼此之問(wèn)發(fā)生移動(dòng)。實(shí)質(zhì)上，聚合物在拉伸定向

8、過(guò)程中子彼此之問(wèn)發(fā)生移動(dòng)。實(shí)質(zhì)上，聚合物在拉伸定向過(guò)程中的變形可分為三個(gè)部分：的變形可分為三個(gè)部分：瞬時(shí)彈性變形：這是一種瞬息瞬時(shí)彈性變形：這是一種瞬息可逆的變形，是由分子鍵角的扭變和分子鏈的伸長(zhǎng)造成的?？赡娴淖冃?，是由分子鍵角的扭變和分子鏈的伸長(zhǎng)造成的。這一部分變形，在拉伸應(yīng)力解除時(shí)，能全部恢復(fù)。這一部分變形，在拉伸應(yīng)力解除時(shí)，能全部恢復(fù)。分子分子排直的變形：排直是分子無(wú)規(guī)線團(tuán)解開(kāi)的結(jié)果，排直的方排直的變形：排直是分子無(wú)規(guī)線團(tuán)解開(kāi)的結(jié)果，排直的方向與拉伸應(yīng)力的方向相同。這一部分的變形即所謂分子定向與拉伸應(yīng)力的方向相同。這一部分的變形即所謂分子定向部分，是拉伸定向工藝要求的部分。它在制品的溫度

9、降向部分，是拉伸定向工藝要求的部分。它在制品的溫度降到玻璃化溫度以下后即行凍結(jié)而不能恢復(fù)。到玻璃化溫度以下后即行凍結(jié)而不能恢復(fù)。粘性變形：粘性變形：這部分的變形，與液體的變形一樣，是分子間的彼此滑動(dòng)，這部分的變形，與液體的變形一樣，是分子間的彼此滑動(dòng)，也是不能恢復(fù)的。也是不能恢復(fù)的。 塑料工藝塑料工藝2、無(wú)定型聚合物取向分子的凍結(jié)、無(wú)定型聚合物取向分子的凍結(jié) 取向分子和保持是通過(guò)把溫度降到玻璃化溫度之下來(lái)實(shí)現(xiàn)。取向分子和保持是通過(guò)把溫度降到玻璃化溫度之下來(lái)實(shí)現(xiàn)。拉伸后的薄膜或其它制品，在重新加熱時(shí)，將會(huì)沿著分子拉伸后的薄膜或其它制品，在重新加熱時(shí)，將會(huì)沿著分子定向的方向定向的方向 ( 即原來(lái)的

10、拉伸方向即原來(lái)的拉伸方向 ) 發(fā)生較大的收縮。發(fā)生較大的收縮。 熱收縮薄膜的制作原理就是：將薄膜加熱到玻璃化溫度和熱收縮薄膜的制作原理就是：將薄膜加熱到玻璃化溫度和熔點(diǎn)之間后進(jìn)行拉伸，然后將薄膜快速冷卻將取向保留下熔點(diǎn)之間后進(jìn)行拉伸，然后將薄膜快速冷卻將取向保留下來(lái)。當(dāng)使用時(shí)重新加熱薄膜則因解取向而收縮。來(lái)。當(dāng)使用時(shí)重新加熱薄膜則因解取向而收縮。塑料工藝塑料工藝3、拉伸定向的影響因素、拉伸定向的影響因素 在給定拉伸比在給定拉伸比 ( 拉伸后的長(zhǎng)度與原來(lái)長(zhǎng)度的比拉伸后的長(zhǎng)度與原來(lái)長(zhǎng)度的比 ) 和拉伸速和拉伸速度的情況下，拉伸溫度越低度的情況下，拉伸溫度越低 ( 不得低于玻璃化溫度不得低于玻璃化溫

11、度 ) 越好。越好。其目的是增加排直變形而減少粘性變形其目的是增加排直變形而減少粘性變形 ( 參見(jiàn)圖參見(jiàn)圖 227) 。 在給定拉伸比和給定溫度下，拉伸速度越大則所得分子在給定拉伸比和給定溫度下，拉伸速度越大則所得分子定向的程度越高。定向的程度越高。 在給定拉伸速度和定溫下，拉伸比越大，薄膜的拉伸強(qiáng)度在給定拉伸速度和定溫下，拉伸比越大，薄膜的拉伸強(qiáng)度大，定向程度越高大，定向程度越高 。 不管拉伸情況如何，驟冷的速率越大，能保持定向的程度不管拉伸情況如何，驟冷的速率越大，能保持定向的程度越高。越高。 塑料工藝塑料工藝4、結(jié)晶性聚合物的拉伸定向、結(jié)晶性聚合物的拉伸定向 具有結(jié)晶傾向的聚合物拉伸形成

12、的薄膜性能較好，同時(shí)還具有結(jié)晶傾向的聚合物拉伸形成的薄膜性能較好，同時(shí)還具備透明性和收縮性小。具備透明性和收縮性小。 結(jié)晶對(duì)拉伸過(guò)程的影響是比較復(fù)雜的。首先，要求拉伸前結(jié)晶對(duì)拉伸過(guò)程的影響是比較復(fù)雜的。首先，要求拉伸前的聚合物中不含有晶相，的聚合物中不含有晶相， 含有晶相的聚合物，在拉伸時(shí)，含有晶相的聚合物，在拉伸時(shí)，不容易使其定向程度提高。不容易使其定向程度提高。 其次，具有結(jié)晶傾向的聚合物，在拉伸過(guò)程中，伴有晶體其次，具有結(jié)晶傾向的聚合物，在拉伸過(guò)程中，伴有晶體的產(chǎn)生、結(jié)晶結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變的產(chǎn)生、結(jié)晶結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變 ( 指拉伸前已存有晶相的聚合物指拉伸前已存有晶相的聚合物 ) 和晶相的定向。拉伸過(guò)程

13、中的分子定向能夠加速結(jié)晶的過(guò)和晶相的定向。拉伸過(guò)程中的分子定向能夠加速結(jié)晶的過(guò)程這是晶體在較短時(shí)間程這是晶體在較短時(shí)間 ( 拉伸所需時(shí)間不長(zhǎng)拉伸所需時(shí)間不長(zhǎng) ) 就能夠產(chǎn)生就能夠產(chǎn)生的緣故。的緣故。 結(jié)晶常能限制分子的運(yùn)動(dòng)。因而，通過(guò)熱處理，聚合物形結(jié)晶常能限制分子的運(yùn)動(dòng)。因而，通過(guò)熱處理，聚合物形成高的結(jié)晶度以防止收縮。成高的結(jié)晶度以防止收縮。 塑料工藝塑料工藝5、 熱處理熱處理 如果將拉伸后的薄膜或其它制品在張緊的情如果將拉伸后的薄膜或其它制品在張緊的情況下進(jìn)行熱處理，即在高于拉伸溫度而低于況下進(jìn)行熱處理，即在高于拉伸溫度而低于熔點(diǎn)的溫度區(qū)域內(nèi)某一適宜的溫度下加熱若熔點(diǎn)的溫度區(qū)域內(nèi)某一適宜的溫度下加熱若干時(shí)間干時(shí)間 ( 通常為幾秒鐘通常為幾秒鐘 ) ，而后急冷至室溫，而后急冷至室溫，則所得的薄膜或其它制