塑料內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的起因和影響

發(fā)布時間：2017/1/9 9:50:02

塑料內(nèi)應(yīng)力是指在塑料熔融加工過程中由于受到大分子鏈的取向和冷卻收縮等因素而產(chǎn)生的一種內(nèi)在應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力的本質(zhì)為大分子鏈在熔融加工過程中形成的不平衡構(gòu)象，這種不平衡構(gòu)象在冷卻固化時不能立刻恢復(fù)到與環(huán)境條件相適應(yīng)的平衡構(gòu)象，這種不均衡構(gòu)象的實質(zhì)為一種可逆的高彈形變，而凍結(jié)的高彈形變平時以位能情勢儲存在塑料制品中，在合適的條件下，這種被迫的不穩(wěn)定的構(gòu)象將向自在的穩(wěn)固的構(gòu)象轉(zhuǎn)化，位能改變?yōu)閯幽芏�開釋。當(dāng)大分子鏈間的作用力和相互纏結(jié)力蒙受不住這種動能時，內(nèi)應(yīng)力平衡即受到破壞，塑料制品就會產(chǎn)生應(yīng)力開裂及翹曲變形等現(xiàn)象。
塑料內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的起因

1、取向內(nèi)應(yīng)力
取向內(nèi)應(yīng)力是塑料熔體在流動充模和保壓補料過程中，大分子鏈沿流動方向排列定向構(gòu)象被凍結(jié)而產(chǎn)生的一種內(nèi)應(yīng)力。取向應(yīng)力產(chǎn)生的詳細(xì)過程為：近流道壁的熔體因冷卻速度快而造成外層熔體粘度增高，從一而使熔體在型腔核心層流速遠(yuǎn)高于表層流速，導(dǎo)致熔體內(nèi)部層與層之間受到剪切應(yīng)力作用，產(chǎn)生沿流動方向的取向。取向的大分子鏈解凍在塑料制品內(nèi)也就象征著其中存在未松弛的可逆高彈形變，所以說取向應(yīng)力就是大分子鏈從取向構(gòu)象力求過渡到無取向構(gòu)象的內(nèi)力。用熱處理的方式，可降低或排除塑料制品內(nèi)的取向應(yīng)力。
塑料制品的取向內(nèi)應(yīng)力分布為從制品的表層到內(nèi)層越來越小，并呈拋物線變化。

2、冷卻內(nèi)應(yīng)力
冷卻內(nèi)應(yīng)力是塑料制品在熔融加工過程中因冷卻定型時收縮不均勻而產(chǎn)生的一種內(nèi)應(yīng)力。尤其是對厚壁塑料制品，塑料制品的外層首先冷卻凝固收縮，其內(nèi)層可能仍是熱熔體，這徉芯層就會限度表層的收縮，導(dǎo)致芯層處于壓應(yīng)力狀況，而表層處于拉應(yīng)力狀態(tài)。
塑料制品冷卻內(nèi)應(yīng)力的分布為從制品的表層到內(nèi)層越來越大，并也呈拋物線變更.。
另外，帶金屬嵌件的塑料制品，因為金屬與塑料的熱脹系數(shù)相差較大，容易形成收縮不一平勻的內(nèi)應(yīng)力。
除上述兩種重要內(nèi)應(yīng)力外，還有以下多少種內(nèi)應(yīng)力：對結(jié)晶塑料制品而言，其制品內(nèi)部各部位的結(jié)晶構(gòu)造跟結(jié)晶度不同也會發(fā)生內(nèi)應(yīng)力。另外還有構(gòu)型內(nèi)應(yīng).力及脫模內(nèi)應(yīng)力等，只是其內(nèi)應(yīng)力聽占比重都很小。

影響塑料內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的因素

1、分子鏈的剛性
分子鏈剛性越大，熔體粘度越高，聚合物分子鏈運動性差，因而對于產(chǎn)生的可逆高彈形變恢復(fù)性差，易產(chǎn)生殘余內(nèi)應(yīng)力口例如，一些分子鏈中含有苯環(huán)的聚合物，如PC、PPO、PPS等，其相應(yīng)制品的內(nèi)應(yīng)力偏大。

2、分子鏈的極性
一分子鏈的極性越大，分子間相互吸引的作用力越大，從而使分子間互相挪動艱苦增大，恢復(fù)可逆彈性形變的程度減小，導(dǎo)致殘余內(nèi)應(yīng)力大。例如，一些分子鏈中含有羰基、酯基、睛基等極性基團的塑料種類，其相應(yīng)制品的內(nèi)應(yīng)力較大。

3、代替基團的位阻效應(yīng)
大分子側(cè)基取代基團的體積越大，則妨害大分子鏈自由活動導(dǎo)致殘余內(nèi)應(yīng)力加大。例如，聚苯乙烯取代基團的苯基體積較大，因而聚苯乙烯制品的內(nèi)應(yīng)力較大。 幾種常見聚合物的內(nèi)應(yīng)力大小次序如下: PPO>PSF>PC>ABS>PA6>PP>HDPE

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