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注射成型加工時影響取向的各項因素 |
取向:在外力作用下,高分子鏈、鏈段以及結晶高聚物的晶片、晶帶沿外力作用方向擇優排列。未取向時,大分子鏈和鏈段的排列是隨機的,因而呈現各向同性。取向后,由于在取向方向上原子之間的作用力以化學鍵為主,而在與之垂直的方向上,原子之間的作用力以范德華力為主,因而呈現各向異性。由此使材料在力學、光學和熱學性能上取向前后產生顯著差別。
取向過程是一種分子的有序化過程,而熱運動卻使分子趨向雜亂無序,即所謂解取向過程。在熱力學上,解取向是自發過程,而取向過程必須通過外力場的幫助才能實現。
在高彈態下,拉伸可使鏈段取向,但外力去除后,鏈段就自發解取向,恢復原狀。在粘流態下,外力可使分子鏈取向,但外力去除,分子鏈就自發解取向。
為了維持取向狀態,必須在取向后把溫度迅速降至玻璃化溫度以下,使分子和鏈段的運動“凍結”起來,以獲取具有取向的材料。
1)溫度 熔體溫度θR和模具溫度θM升高都會使取向程度下降。這是因為:溫度升高以后,雖然有利熔體的變形和流動,取向程度有可能增大,但與此同時,聚合物的解取向能力增長更快,兩者作用之結果,常常是解取向的影響占優勢,所以導致取向程度降低。
2)注射壓力和保壓力 提高注射壓力和保壓力能增大熔體中的切應力和切變速率,有助于加速取向過程,使取向程度和制品密度提高。
3)澆口凍結時間 熔體
充滿模腔停止流動后,在一定長的時間內分之熱運動仍然比較劇烈,已經流動取向的結構單元很可能被解取向。但是,采用大澆口時,熔體在澆口中冷卻得較慢,澆口凍結較晚,流動過程將會延時,從而可在一定程度上補償因分子熱運動而引起的解取向,尤其是在澆口附近,取向非常顯著。
4)模具溫度 模具溫度較低時,聚合物的大分子的運動容易被凍結,故解取向能力減小,去向程度增大。
5)充模速度 關于充模速度對曲線過程的影響,可分為快速充模和慢速充模兩種情況討論。
①快速充模時的情況:快速充模時,因流速作用,制品表層附近可以得到高度取向,而內部卻因為溫度的下降比正常充模時慢得多,所以解取向能力增強,去向程度比表層附近輕微。
②慢速充模時的情況:慢速充模時,熔體與周圍界面(流道和模腔表壁等)的接觸時間長,較多的熱量會被模具帶走,在同樣的注射溫度下與快速充模相比,大分子松弛時間縮短,解取向能力下降,取向程度提高。另外,慢速充模時往往還需要較大的注射壓力,故取向程度還將因此而進一步提高。
綜合上述兩種情況,可以得到與一般認識相反的結論,即在相同的注射溫度下,就注射制品內部的取向而言,慢速充模會比快速充模得到比較強烈的取向結構。然而,就制品表層附近的取向而言,仍然是充模速度快時取向程度高。
除了以上幾種影響取向的外部因素外,聚合物的一些物理性能也對取向有影響。例如,聚合物的比熱容和結晶潛熱大時,會使冷卻速度減慢,解取向能力增強,取向程度減小。來源:中塑資訊網
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