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塑料內應力是指由大分子鏈的取向和塑料在熔融加工過程中的冷卻收縮引起的一種內應力。內應力的性質是在熔融加工過程中由高分子鏈形成的不平衡構象。當冷卻和固化時,這種不平衡的構型不能立即恢復到與環境條件兼容的平衡構型。這種不平衡構象的本質是一個。這種可逆的高彈性變形和凍結的高彈性變形通常以勢能的形式存儲在塑料產品中。在適當的條件下,這種強制的不穩定構象將轉化為自由和穩定的構象。釋放動能。當大分子鏈之間的力和相互纏結的力不能承受這種動能時,內部應力平衡將被破壞,塑料制品將產生應力開裂和翹曲變形。
的塑性內應力的原因
(1)內應力
取向內應力是在流動填充和壓力填充過程中,由塑料熔體產生的內應力,高分子鏈沿流動方向排列,取向構象被凍結。定向應力的詳細過程是流道壁附近的熔體具有較高的冷卻速度,這會增加外層熔體的粘度。由此,空腔的芯層中的熔體的流速遠高于表面層的熔體的流速,導致熔體內部的剪切應力施加在各層之間,導致沿流動方向取向。塑料產品中定向大分子鏈的解凍也象征著存在未松弛的可逆彈性變形。因此,取向應力是從取向構象到非取向構象的大分子鏈的內力。通過熱處理,可以減少或消除塑料產品中的取向應力。
從產品的表層到內層,塑料產品的定向內應力分布越來越小,并且呈拋物線形變化。
(2)冷卻時的內應力
塑料產品由于在冷卻過程中收縮不均勻以及在熔融加工過程中成型而產生冷卻內應力。產生內部應力。特別是對于厚壁塑料產品,首先將塑料產品的外層冷卻,固化和收縮。內層仍可以是熱熔的。該芯層將限制表面層的收縮,從而導致芯層處于壓縮應力下并且表面層處于拉伸應力狀態。
冷卻塑料產品的冷卻內應力分布從產品的表層到內層逐漸增加,并且也呈拋物線形變化。
另外,帶有金屬嵌件的塑料產品,由于金屬和塑料的熱膨脹系數相差很大,因此很容易形成不均勻的內部收縮應力。
除了上述兩種重要的內部應力外,還存在以下類型的內部應力:對于結晶塑料產品,還將出現晶體結構的內部結構和產品各部分的結晶度。另外,存在內應力,模具的內應力和脫模的內應力,但是內應力的比例很小。
影響塑料內應力的因素
(1)分子鏈的剛性
分子鏈的剛性越大,熔體粘度越高,聚合物分子鏈的遷移率越差。因此,可逆的高彈性變形的恢復差,并且容易產生殘余內應力。 PC,PPO,PPS等,其相應產品的內部應力過大。
(2)分子鏈的極性
分子鏈的極性越大,分子之間相互吸引的力就越大,這使得分子之間的運動更加困難,可逆彈性變形的恢復程度降低,從而導致較大的殘余內應力。例如,某些類型的在其分子鏈中含有極性基團(例如羰基,酯和鉬)的塑料在其相應的產品中具有更大的內應力。
位(3)替代基團的阻礙作用
高分子懸垂取代基的體積越大,大分子鏈的自由運動將阻礙更大的殘余內應力。例如,聚苯乙烯取代基的苯基較大,因此聚苯乙烯產物的內應力較大。幾種常見聚合物的內部應力順序如下:
PPO> PSF> PC> ABS> PA6> PP> HDPE
如何減少和分散塑料的內應力
(1)原料配方設計
①選擇分子量大,分子量分布窄的樹脂
聚合物的分子量越大,大分子鏈之間的作用力和纏結程度越大,產品對應力開裂的抵抗力越強;聚合物的分子量分布越寬,低分子量組分就越大,這很容易引起微觀撕裂和應力集中,開裂。
②選擇雜質含量低的樹脂
的聚合物中的雜質等于應力集中,這將降低塑料的原始強度。雜質含量應降至最低。
③調合改性
共和容易將應力開裂的樹脂與其他合適的樹脂混合可以減少內部應力的存在。
例如,當將PC與適量的PS混合時,PS以近似珠狀的形式分散在PC的連續相中,這可以減小沿球形表面的內應力并防止裂紋擴展,從而減少內部應力。強調。又例如,將PC與適量的PE混合,PE粒料的外邊緣可形成封閉的空化區域,并且可適當地減小內部應力。
④加強改造
用增強纖維進行增強改性可以減少產品的內部應力。這是因為纖維與許多大分子鏈纏結,從而提高了抗應力開裂性。例如,30%GFPC的抗應力開裂性是純PC的6倍。
⑤核酸修飾
在結晶塑料中加入合適的成核劑會在其產品中形成許多小球晶,從而降低內部應力并分散。
(2)成型前提的控制
在塑料制品的模制過程中,任何可以降低制品中聚合物分子取向的模制因子都可以降低取向應力。聚合物均勻冷卻的工藝條件可以降低冷卻內應力;任何有助于釋放塑料產品的加工方法都有助于減少模具的內部應力。
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