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塑料的成型加工

高弹态的分子运动发生了明显的变化,分子链中的几个或几十个链接组成的链段作为一个运动单元开始移动,称为链段运动。此时,在较小的外力作用下就可以有较大的形变,但形变仍是可逆的。状态的力学特征犹如室温下的注塑加工橡胶,因此,高弹态也称为橡胶态。对结晶性聚合物而言,由于组织结构中的一部分无定形区存在,因此在这一温度区域,表现为无定形区的链段已开始运动,而结晶区的链段被晶格所束缚,不能移动,故状态的力学特征表现为既有一定的柔性,又有一定的刚性。
 
工艺条件则是要求能控制原料形态的变化,使原料的加工性能在变化的各个环节上处于很好,完成加工过程,保证成品良好的内在性能和外观质量。模具的作用是,通过精确设计的模具结构,赋予制成品以所需的形状和结构,并满足使用性能方面的要求。设备、工艺和模具,有塑料机械、塑料工艺学和塑料模具设计与制造,这三门专业的学科。
 
温度升高引发了一下两种变化:一是分子运动不断获得能量,动能增加,相应的,分子间作用力减弱,分子运动的幅度和频率大幅增加。二是体积发生膨胀,提供了足够多的供分子运动的自由空间。当升高的温度达到某一转折点时,聚合物的状态发生了变化,由玻璃态变为高弹态,状态发生转变时的温度称为玻璃化转变温度,简称玻璃化温度。
 
对没有受过塑料工程专业教育的产品设计师而言,具有塑料加工方面的相关知识是必要的,尤其是塑料的成型工艺,这是因为,产品设计将最后决定制件生产的可行性、制件模具的难易、模具的复杂性、制件的质量及生产成本的高低。聚合物在一定条件下的流动和变形,是塑料原料得以成型加工成制品的基础。
 
有两种情况,可以满足聚合物流动和变形的条件:一种是使聚合物在溶剂或分散剂的作用下,成为能自由流动的溶液或分散体,另一种情况是使聚合物通过加热软化,熔融成为粘流态的熔体。塑料成型方法中,除极少数工艺外,大部分成型是在后一种情况下进行的。一般聚合物在不同的温度条件下可处于三种物理状态,即玻璃态、高弹态和粘流态。
 
注塑加工制品的成型是通过相应的加工设备来实现的。不同的成型方法需要不同的成型设备。设备应当满足制品成型的要求,能够通过控制温度和压力,变化原料的形态,使原料依次完成混合、塑化、流动、输送、成型、冷却这一过程。成型方法是由材料性质、制品的形状和用途等因素决定的。
 
大部分塑料以室温下的玻璃态为特征。所谓玻璃态是指塑料在这一状态下呈刚性,硬质如玻璃,受外力时变形很小,而且是可逆的。整个分子链,哪怕是分子链中的某个链节都处于冻结状态,不能运动。塑料在这一状态下作为刚性材料使用,是合乎逻辑的。当聚合物处于热加工状态时,受外加持续热量的作用,聚合物自身温度不断升高。
 
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