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塑料性能

塑料三態

塑料有熱固性和熱塑性二大類，熱固性塑料成型固化后，不能再加熱熔融成型。而熱塑性塑料成型后的制品可再加熱熔融成型其它制品。

熱塑性塑料隨著溫度的改變，產生玻璃態、高彈態和粘流態三態變化，隨溫度重復變動，三態產生重復變化。

塑料玻璃態時可切削加工。高彈態時可拉伸加工，如拉絲紡織、擠管、吹塑和熱成型等。粘流態時可涂復、滾塑和注塑等加工。但當溫度高于粘流態時，塑料就會產生熱分解，當溫度低于玻璃態時塑料就會產生脆化。當塑料溫度高于粘流態或低于玻璃態趨向時，均使熱塑性塑料趨向嚴重的惡化和破壞，所以在加工或使用塑料制品時要避開這二種溫度區域。

晶形塑料

塑料分有結晶形和非結晶形，結晶塑料的分子鏈是有規則排列，非結晶形塑料分子鏈是無定型排列。

結晶形塑料有較明顯熔點，有最快結晶溫度點，保持最快結晶溫度點。并隨時間的延長結晶率能提高。對制品的屈服強度、彈性模量、剛硬度隨之提高，熱變形溫度和耐化學溶劑的穩定性也有改善。收縮率隨密度增大而減小。如模具溫度過高成型制品易形成大的球晶，制品脆，力學性能降低，制品扭曲變形會增大�？傊�希望結晶型塑料成型制品有較高結晶率和均稱的小晶體，不希望有大的球晶體和不均稱結晶度。

1.結晶與冷卻溫度和冷卻速度關系：

塑料的結晶溫度是在熔點以下，玻璃化溫度以上。不同的塑料種類有不同的最快結晶溫度點。如“PP”的最快結晶溫度128度。

當冷卻溫度處于最快結晶溫度時，冷卻時間需延長，制品容易形成大球晶，使制品發脆，扭曲變形和力學性能下降。

當冷卻溫度處于玻璃態溫度時，冷卻時間短，結晶不完整。成型制品受模具壁急速冷卻，制品表面與模具直接接觸，制品表面先凍結，即停止結晶，而制品中心還沒有冷卻繼續結晶直至凍結，造成制品表層與中心的結晶度不一樣，使制品內應力增大，制品尺寸和形狀變化大，力學性能差。

當冷卻溫度處于玻璃態與最快結晶溫度之間，冷卻時間適宜，能達到較好而完善的結晶，制品性能就好。

2. 結晶與熔融溫度關系：

結晶塑料加工的熔融溫度選高，并在料筒里停留時間長，而射入模具后冷卻時間要長，結晶較完整，球晶大，制品脆，力學性能下降。再生塑料的加工溫度也要提高。

結晶塑料加工的熔融溫度選低一點，并在料筒里停留時間短一些，而射入模具后的冷卻時間也短，結晶時間也短，晶體尺寸易達到小而均。制品力學性能好，耐磨和熱變形溫度可提高。再生塑料的加工溫度也低。

3. 結晶與注射壓力關系：

注射壓力低易生成大而完整的球晶體，注射壓力高能生成小而形狀不規則的球晶體。隨著塑料分子量增大，結晶能力降低。

分子取向性

塑料分子取向性是受外力的作用，高分子鏈被拉直拉長，同時球晶體也被拉長。分子取向是在外力作用下的一種形變，分子的形變能提高其拉伸強度和沖擊強度。但在取向垂直方向上其拉伸強度有所下降，沖擊強度也有所降低，所以說分子取向有方向性。塑料加工在高彈態時易控制分子取向性，在粘流態時不可控制分子取向性。擠出成型是塑料在高彈態下加工，可控制拉伸倍數、牽引力和速度，如塑料絲、膜、管、片和板等制品。注射成型是塑料在粘流態下加工，分子取向無序，受力的大小不同，凍結速度不一樣，造成制品各處的內應力大小不同，發生變形翹曲。所以注射成型加工不希望有較大的凍結分子取向性。

1. 分子取向性與溫度關系：

注塑成型分子取向是在溫度和壓力作用下的凍結取向。當模具打開時，模具內的型腔壓力全部消失，但制品一般不可能冷卻到常溫，等制品在模外冷卻到常溫這段時間，制品中的分子產生解取向，取向程度就下降。所以分子取向性與溫度變化有關，當塑料熔體溫度提高，模具溫度升高，制品壁厚增厚，冷卻時間縮短，分子取向性下降，反之增大。在注射成型過程中分子有在等溫下流動取向和非等溫下流動取向。在等溫下分子流動取向的力和量是一樣的，但在非等溫分子流動取向力和量均不一致，易引起內應力的不一致，造成制品變形等質量問題。

2. 分子取向與壓力速度關系：

塑料分子取向因受力的形式和作用性質不同，可分為剪切應力分子取向，即流動取向和受牽引作用的拉伸取向。流動分子取向有單軸或雙軸取向，并沿著流動方向有序排列。分子取向是與作用力成正比。

注塑成型分子取向性是將熔融塑料在注射壓力的作用下，射入模具型腔，并在注射和保壓壓力的繼續作用下凍結，分子取向性大小與凍結時的壓力成正比。

3. 分子取向殘余應力與驟冷應力：

分子取向殘余應力是制品成型冷卻時的凍結取向應力和構型體積應變應力。制品的凍結分子鏈在失壓下，并在使用溫度和環境溫度的變化中，成型制品中原拉直和拉長的鏈鍛要恢復到此時的自由狀態，分子鏈產生卷曲，制品就產生變形，這種情況會持續到該塑料原始自由狀態，制品變形才停止。構型體積應變是由于制品的幾何形狀變化，造成不同的分子取向應力。制品內應力不同，收縮情況也不同。制品的凍結應力和型體應力，會造成制品的裂縫和受熱后尺寸不穩定等變化。

驟冷應力是制品在成型冷卻過程中，模溫極低，制品的冷卻速度極快情況下，造成分子取向力不一致，在厚制品上易出現氣泡或凹痕。

4. 結晶形塑料與非結晶形塑料的取向性：

非結晶形塑料取向松弛的時間從失壓到玻璃態，結晶形塑料取向松弛的時間從失壓到熔點。因冷卻到熔點溫度比冷卻到玻璃態溫度，當然到熔點溫度高，所以冷卻時間短。因此在同等成型條件下，非結晶形塑料解取向時間長，制品取向應力小，結晶型塑料解取向時間短，不易解取向，取向性就大。

5. 怎樣減少分子取向性：

分子取向性隨著分子鏈越長越多取向性越大，并受壓力，凍結溫度和時間的變化而變化。可在選材和工藝上進行調整和控制，來減小注塑制品的分子取向性。

提高熔體和模具溫度，使取向效應降低。

降低注射壓力，保壓壓力和時間，分子取向性降低。

澆口減小制品的分子取向性小。

制品壁簿、模具溫度極低，制品來不及取向就冷卻，取向效應減少。

 快速沖模時熔體在高剪切力的作用下，熔體溫度升高，粘度降低，模具型腔被迅速沖滿并快速冷卻，取向力也小。

分子量的分布

塑料分子量分布的寬或窄，主要是看該塑料最大分子量和最小分子量之間的范圍。范圍大的即分子量分布寬，反之為窄。分子量分布寬的，加工溫度范圍大，這種塑料易加工成型，反之不易加工成型。

塑料降解

塑料在熱、力、氧、水和光輻射等作用下聚合度降低，這過程叫降解。塑料降解，分子量降低，大分子鏈斷裂等變化，引起塑料機械性能的下降。如彈性降低，強度降低，粘度降低而熔融指數提高，成型時塑料熔體發生湍流，使制品表面粗糙等不良現象產生。

注射成型是在高溫、高壓和高速下成型制品。塑料在成型時易產生降解，控制好成型工藝可減少或避免塑料制品降解。特別在高溫時混入氧氣和水更能使塑料降解。剪切應力的降解，是塑料在預塑背壓和速度，注射壓力及速度作用下，使塑料的分子鏈被運動的螺桿切割斷，并伴隨料溫上升，粘度下降而產生力熱降解。如熱塑性塑料反復利用重復加工制品，塑料熔融指數隨重復加工次數增加而不斷提高。如聚碳酸酯和聚丙烯塑料從第一次加工時的熔融指數到重復十次加工后的熔融指數比較相差較大�！癙C第一次加工熔融指數0.71；到第十次加工時熔融指數39.4。PP第一次加工熔融指數1.67；到第十次加工時熔融指數11.8。”它們粘度變稀了。物理性能降低了，這也是一種塑料降解過程。所以要有比例地利用熱塑性塑料的回料。

六.熔融指數

塑料熔融指數就是指熔體的流動性能，熔融指數越大。流動性越好，成型加工比較方便，塑料的成型流動比越大，可成型薄壁制品。塑料的熔融指數測定是用流變儀來測定。

我們國家測試標準有“GB3682-83”標準試驗條件，一般有二種以上標準試驗條件，而所得的熔融指數相差較大。我們看塑料熔融指數大小，還要看標準試驗條件的序號。如ABS塑料熔融指數測試有“GB3682-83標準試驗條件”中序號“7或9”二種標準。序號“7”的試驗溫度200℃。序號“9”的試驗溫度為220℃；序號“7”的負荷5Kg，序號“9”的負荷10Kg。顯然測試結果序號“9”的熔融指數比序號“7”的要大得多。

GB3682—83標準試驗條件

 計算公式：

1．負荷P=K（D2/d4）

P：負荷， 單位：g

K：口模系數， 單位：g.mm2

D：活塞頭直徑， 單位：mm

d：標準口模內徑， 單位：mm

2．熔體流動速率：MFR=（600×W）/t

MFR：熔體流動速率， 單位g/10min

W：切取樣條重量的算術平均值 單位：g

t： 切取樣時間間隔 單位：S

3．關于塑料試驗條件序號選用：