塑料加工中必須要掌握的參數

一、塑料熔體的剪切變稀

射出加工流體的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，這樣的流體為非牛頓流體，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，塑膠加工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，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

粘度是塑料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，塑膠射出下面分別敘述。

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。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。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。

增加壓力引起粘度增加這一事實表明，單純通過增加壓力去提高塑料熔體的流量是不恰當的。過高的壓力不僅不能明顯地改善流體的填充，而且由於粘度的增加，填充性能有時還會有下降的可能，不僅造成過多的功率損耗和過大的設備磨損，還會引起溢料和增加制品內應力等弊病。此外，壓力過高，還會出現制品變形等注塑缺陷，導致功率的過度消耗。但壓力過低則會造成缺料。

結合溫度對於粘度的影響可以發現，在塑料的正常加工參數範圍內，增加壓力對塑料熔體粘度的影響和降低溫度對於塑料粘度的影響效果相似。例如對於很多塑料，當壓力增加到100MPa時，其粘度的變化相當於降低溫度30～50℃的作用。

3剪切速率的影響

隨著剪切速率的加大，塑料的粘度一般降低。但在剪切速率很低和很高的情況下，粘度幾乎不隨剪切速率變化而變化。

在溫度和壓力一定前提下，不同塑料粘度降低程度不相同。或者說，盡管大多數塑料熔體的粘度是隨著剪切速率的增加而下降的，但是不同的塑料對剪切速率（切應力）的敏感程度是不一樣的。

4塑料結構的影響

對於塑料，在給定溫度下，隨著相對平均分子質量的增大，塑料的粘度增大。相對分子質量越大，分子間作用力越強，於是粘度也高。

塑料的相對分子質量越小，粘度對於剪切速率的依賴程度越小；分子量越大，粘度對於剪切速率的依賴程度越大。分子量分布寬的樹脂和雙峯分子量分布樹脂熔體粘度低和加工性優良。因為低分子量鏈部分有利於提高樹脂熔體流動性。

（5）低分子量添加劑的影響

低分子可降低大分子鏈間的作塑膠零件用力，起“潤滑”作用因而使熔體粘度減少，同時降低了粘流化溫度。如加入增塑劑和溶劑，使樹脂易於充模成型。


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