熔體的彈性效應(yīng)對(duì)成型加工的影響
化學(xué)先生 / 2019-09-21
1.分散相顆粒的旋轉(zhuǎn)、變形和取向
如果共混聚合物熔體為含有可變形分散相顆粒的單相連續(xù)狀態(tài)，如彈性體增韌塑料，在剪切流動(dòng)時(shí)，分膠相顆粒受到切向力和法向力兩種應(yīng)力的作用，會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)、變形和取向。旋轉(zhuǎn)的角度、取向和變形的程度取決于兩相的黏度比、彈性比、界面張力、顆粒半徑及剪切速率，一般而言， 顆粒半徑和剪切速率越大，變形和取向的程度越大。
由于分散相顆粒的旋轉(zhuǎn)、變形和取向，使注射成型制品內(nèi)部星三層結(jié)構(gòu)，如圖6-17所示的HIPS注射制品:表面層，橡膠顆粒呈橢球形，其長(zhǎng)軸的取向平行于流動(dòng)方向；剪切層，橡膠顆粒呈橢球形，其長(zhǎng)軸與流動(dòng)方向星一定角度; 中心層，橡膠顆粒基本上仍為球形。這種情況產(chǎn)生的原因在于:在注射成型中，物料進(jìn)人模具后受到了延伸變形，橡膠顆粒發(fā)生了變形和取向，在與冷模璧接觸后，熔體被冷卻、凝固，變形、取向的橡膠顆粒的形變來(lái)不及回復(fù)，其變形與取向狀態(tài)即被凍結(jié)，從面形成了上述的表面層。離開模壁越遠(yuǎn)的熔體受到的剪切應(yīng)力越小，橡膠顆粒變形、取向的程度越小；另一方面，熔體冷卻的速率越慢，也就有較長(zhǎng)的時(shí)間使彈性變形松弛、回復(fù)，結(jié)果就依次形成了剪切層和中心層。
擠出成型的情況與注射成型有所不同。其一，擠出成型過(guò)程中熔體流動(dòng)的剪切速豐較低:其二，擠出成型在?？谔庉^注射成型模具中的溫度高，制品離模后冷卻速率較慢，使變形、取向程度本來(lái)就不太大的彈性體顆?？赡塬@得充分的時(shí)間使彈性變形松弛。這就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)不良后果: 由于表面層分散相顆粒彈性形變的回復(fù)及解取向，使制品表面星波浪形井喪失光澤，如圖6-18 所示。這種表面的畸化現(xiàn)象與分散相顆粒大小有關(guān)，顆粒越大，此現(xiàn)象越嚴(yán)重。這就是HIPS擠出制品表面比相應(yīng)的ABS制品粗糙些的原因所在(HIPS 的分散相顆粒較大，而ABS的分散相顆粒較小)。
2.分散相顆粒的遷移現(xiàn)象
彈性體增韌塑料熔體在流動(dòng)過(guò)程中，由于器壁與中心軸區(qū)城的剪切速率不同，加上彈性體顆粒的變形和取向?qū)χ車锪系牧鲃?dòng)產(chǎn)生擾動(dòng)，彈性體顆粒會(huì)發(fā)生從器壁向中心軸方向的徑向遷移，造成彈性體顆粒濃度的徑向梯度。分散相顆粒越大、剪切速率越高，徑向遷移現(xiàn)象越明顯。
這種徑向遷移作用， 由于減小了分散相顆粒在制品表面層的濃度，可改進(jìn)制品表面的光亮性，但降低了制品表面的韌性之弊。如果分散相顆粒徑向遷移程度過(guò)大，甚至?xí)斐芍破穬?nèi)部的分層，從而影響制品的強(qiáng)度。
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