塑料熔体的流变性能
⑵非牛顿型流体
非牛顿型流体包括粘性流体、粘弹性流 体和时间依赖性流体。
粘性流体又分为宾哈流体、膨胀性流体 和假塑性流体.实际中，几乎绝大多数聚 合物熔体和熔液的流动行为都接近于假 塑性流体。见图２-７
塑料熔体的流变性能
用于描述假塑性流体定律的是一幂律函 数方程：
τ= ηa ‫（ﻵ‬ηa = K ‫ ﻵ‬n-1） n—流动行为指数，对牛顿流体n=1,假
¦ aΗ（Pa.s)
10 4
PS（200℃） PSU （350℃）
10 3
PC（315℃）
10 2 10 1
10 2
10 3
γ. (s -1 )
图 2-10 剪切速率对聚合物熔体粘度的影响
¦Hale Waihona Puke aΗ(Pa? S)800600 400 200
1
2 3
287℃
220℃
220℃
γ 6.00 0 200
塑性流体n＜1,n值 越小则流体的非牛 顿性越强。 ‫— ﻵ‬剪切速率 K—流体稠度，k值越高，流体粘度越大。 如图2-８
对塑料粘度的调节
从成型工艺出发，欲获得理想的粘度，主要 取决于对温度、剪切速率及压力 。
1.温度 提高其温度不超过分解温度，粘度可下降。 但是,将温度调节，对有的塑料效果颇佳，有 的则差。如图2-9
⑴牛顿型流体 ⑵非牛顿型流体
塑料熔体的流变性能
⑴牛顿型流体
符合下式的流体称为牛顿型流体： τ= η（dv/dr）= η(dr/dv)= η‫ﻵ‬ 以切应力τ对剪切速率 ‫ﻵ‬或者以粘度η对剪切速
率‫ﻵ‬作用所得到的曲线称为流体的流动（或流 变）曲线，它是确定塑料成型加工工艺条件 的重要依据。图2-4 牛顿型流体的的流动曲线特点： 图2-5、图2-6
塑料的物理状态：玻璃态、高弹态和粘流态 塑料的物理状态与它本身的温度有关。如图 2-1所示。A 塑料呈现刚性固体状，为玻璃态。 C 高聚物呈现柔软的弹性状，称高弹态。E继 续升高温度，分子热运动能量进一步增大， 至能解开分子链间的缠结而发生整个大分子 的滑移，在外力作用下便发生粘性流动，称 粘流态。Tb称为脆化温度，是高聚物保持高 分子力学特性的最低温度。Td称为分解温度， 在温度高于Td后，高分子主链发生断裂，这 现象称为降解。图2-2是结晶型高聚物的温 度—形变曲线。
浇口
增大 减小
冷
热
慢
快
高
低
长
短
冷
热
快
慢
选较薄处 大
选较厚处 小
塑料成型工艺及模具设计
第二章 塑料成型基础
模塑周期 ：它由注射时间、保压时间、 冷却时间和辅助时间四部分组成。 图2-15表示了它们的关系。
图2-13 长矩形注射制品内部分子定向示意图
表2-2成型条件与模具浇口对分子定向程度的影响
影响因素
定向程度
成型
物料温度 充模温度 注射压力 塑料充模时间 模具温度 制品冷却速度
条件
模具 浇口位置选择 浇口截面大小
成型加工中塑料受到的应力和应变
只有在受到外力作用而产生应变时，塑 料才会流动和变形 。
应力有三种类型： 剪切应力、拉伸应力、压缩应力，因
而对应产生三种应变（在应力作用下产 生的形状与尺寸变化叫做应变）：
剪切应变、拉伸应变和压缩应变。 剪切应力对塑料的成型最为重要。 如图 2-3
塑料熔体的流变性能 研究物质形变与流动的科学称为流变学
2.2 注射工艺过程及主要成型工艺参数 注塑工艺过程 主要成型工艺参数
注塑工艺过程
（1）注射前的准备 （2）注射成型过程 （3）制品的后处理
图2-14
主要成型工艺参数
（1）温度 ：料筒温度、喷嘴温度、 模具温度、脱模温度
（2）压力：塑化压力 、注射压力 、 保压压力 、模腔压力
（3）时间：注射时间 、保压时间 、 冷却时间
塑料成型工艺及模具设计
第二章 塑料成型基础
第2章 塑料成型基础
本章基本内容
塑料成型基础理论 注射工艺过程及主要成型工艺参数 塑料的成型特性
2.1 塑料成型基础理论
高聚物的三种物理、力学状态及其应用
成型加工中塑料受到的应力和应变 塑料熔体的流变性能 对塑料粘度的调节
高聚物的三种物理、力学状态及其应用
2.剪切速率 绝大多数塑料熔体属于塑性流体，具有表现 粘度随剪切速率或切应力的增大而减小的流 变性能。与温度一样，各种假塑性塑料的粘 度对其所受剪切速率发生改变的敏感性亦不 一致。如图2-10、2-11
对塑料粘度的调节
3.压力 提高压力（注射压力和挤压压力）对塑 料粘度起增大作用。粘度对压力的敏感性 也因塑料品种而异。成型制品时，应注意 模具温度状况和浇注系统结构同样对塑料 熔体充模流动粘度发生重要影响，要真正 实现合理的粘度，还必须包括这部分的设 计要合理。
分子定向
2.分子定向作用
有定向分子存在将对制品的力学性能、收 缩与变形产生重要影响。
分子定向
3.影响分子定向的因素 定向方向 在流动取向下，分子方向沿 着料流方向平行 排列。料流方向又取决 于料流进入型腔的位置即浇口位置，故在 型腔一定时影响分子定向方向的因素是浇 口位置。 定向程度 分子定向程度与塑料的类别 和塑料制品的壁厚大小有关。此外，分子 定向程度还与注射工艺条件及模具的浇口 设计关系密切，现将其各项影响及相互关 系归纳列于表2—2中。
1000
(S-1)
图2-11 粘度与剪切速率关系曲线 1、2-聚乙烯； 3-醋酸纤维素
塑料成型工艺及模具设计
第二章 塑料成型基础
第2章 塑料成型基础
分子定向与定向作用 注射工艺过程及主要成型工艺参数
分子定向
1.分子取向机理
塑料中的聚合物大分子、细而长的纤维状 填料分子在成型过程中由于受到应力作用 而产生分子整齐、平行排列的现象，这种 现象称之为分子取向。 如图2-13
热固性塑料流变学
热固性塑料的流变性与热塑性塑料的有着 本质差异，因其粘度是随分子的交联反应而 发生变化，在成型热固性塑料制品过程中的 粘度变化是不可逆转的，因此在制订成型工 艺条件和模具设计时要十分重视对温度的合 理选择和控制。图2-12
热固性塑料制品分子定向现象是无法消除 的。为此，在设计模具对应该考虑这样一个 问题：浇口的位置和形状能左右塑料的流动 方向和定向程度，应使塑料在模内流动所产 生的分子取向方向与制品在使用中的受力方 向保持一致。