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  一、塑料熔體的剪切變稀

  流體的塑膠射出粘度不隨剪切速率變化而變化,這種流體稱之為牛頓流體,如水、氣體、低分子化合物液體或溶液為典型的牛頓流體。

  如果流體的粘度依賴於對其的剪切速率,這塑膠加工樣的流體為塑膠零件非牛頓流體,大部分塑料熔體表現為非牛頓流體的特性。

  非牛頓流體也有多種,塑料在熔融狀態下表現出來的特性在坐標中,呈現的是一條切應力先迅速上升而後緩慢上升的曲線,並且不存在屈服應力,這就是塑料熔體剪切變稀的流動特性。即剪切速率的增加要比切應力的增加來得快。

  與之相對應的是剪切變厚的現像。但是常見的塑料熔體都呈現的是剪切變稀,也就是隨著剪切速率的增加,熔體的粘度要降低,粘度降低有助於塑料熔體在模具型腔中的流動和填充。

  注塑過程中塑料要通過料筒加熱,然後經過注塑機的噴嘴,進入模具的主流道,流道以及模具的澆口,最後進入型腔。熔體經過各個部分的剪切速率和粘度關系如圖2所示,該圖表明,塑料熔體在料筒中粘度較高,流動速度也小,到達澆口後,由於澆口的收縮作用,使得熔體流動速度增加,增大了剪切速率,降低了熔體的粘度,有利於熔體的充模。寬MWD樹脂比窄分布樹脂剪切變稀程度大。

  二、影響粘度的幾個因素

  粘度是塑膠加工性最重要的基本概念之一,是對流動性的定量表示,影響粘度的因素有熔體溫度、壓力、剪切速率以及相對分子質量等,下面分別敘述。

  溫度的影響

  1、由前面的分析已經知道,塑料的粘度是剪切速率的函數,但是,塑料的粘度同時也受到溫度的影響。所以,只有剪切速率恆定時,研究溫度對粘度的影響才有實際意義。一般說,塑料熔體粘度的敏感性要比對剪切作用敏感強。研究表明,隨著溫度的升高,塑料熔體的粘度呈指數函數方式下降。這是因為,溫度升高,必然使得分子間,分子鏈間的運動加快,從而使得塑料分子鏈之間的纏繞降低,分子之間的距離增大,從而導致粘度降低。易於成型,但制品收縮率大,還會引起分解,溫度太低,熔體粘度大,流動困難,成型性差,並且彈性大,也會使制品的形狀穩定性差。

  但是不同的塑料粘度對於溫度的敏感程度不同。聚甲醛對溫度的變化最不敏感,其次是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯,最敏感的要數乙酸纖維素,表1中列出了一些常用塑料對於溫度的敏感程度。非常敏感的塑料,溫控十分重要,否則粘度較大變化,使操作不穩定,影響產品質量。

  2、壓力的影響

  塑料熔體內部的分子之間、分子鏈之間具有微小的空間,即所謂的自由體積。因此塑料是可以壓縮的。注射過程中,塑料受到的外部壓力最大可以達到幾十甚至幾百MPa射出加工。在此壓力作用下,大分子之間的距離減小,鏈段活動範圍減小,分子間距離縮小,分子間的作用力增加,致使鏈間的錯動則更為困難,表現為整體粘度增大。

  但是不同塑料在同樣的壓力下,粘度的增大工程塑膠程度並不相同。聚苯乙烯(PS)對於壓力的敏感程度最高,即增加壓力時,粘度增加得很快。高密度聚乙烯與低密度聚乙烯相比,壓力對粘度的影響較小,聚丙烯受壓力的影響相當於中等程度的聚乙烯。
 

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