改性塑料注塑件內(nèi)應(yīng)力是指在塑料熔融加工過(guò)程中由于受到大分子鏈的取向和冷卻收縮等因素而產(chǎn)生的一種內(nèi)在應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力的本質(zhì)為大分子鏈在熔融加工過(guò)程中形成的不平衡構(gòu)象，這種不平衡構(gòu)象在冷卻固化時(shí)不能立刻恢復(fù)到與環(huán)境條件相適應(yīng)的平衡構(gòu)象，這種不均衡構(gòu)象的實(shí)質(zhì)為一種可逆的高彈形變，而凍結(jié)的高彈形變平時(shí)以位能情勢(shì)儲(chǔ)存在塑料制品中，在合適的條件下，這種被迫的不穩(wěn)定的構(gòu)象將向自在的穩(wěn)固的構(gòu)象轉(zhuǎn)化，位能改變?yōu)閯?dòng)能而開(kāi)釋。

當(dāng)大分子鏈間的作用力和相互纏結(jié)力蒙受不住這種動(dòng)能時(shí)，內(nèi)應(yīng)力平衡即受到破壞，塑料制品就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力開(kāi)裂及翹曲變形等現(xiàn)象。

1、改性塑料注塑件內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的起因

(1)取向內(nèi)應(yīng)力    

取向內(nèi)應(yīng)力是塑料熔體在流動(dòng)充模和保壓補(bǔ)料過(guò)程中，大分子鏈沿流動(dòng)方向排列定向構(gòu)象被凍結(jié)而產(chǎn)生的一種內(nèi)應(yīng)力。

取向應(yīng)力產(chǎn)生的詳細(xì)過(guò)程為：近流道壁的熔體因冷卻速度快而造成外層熔體粘度增高，從一而使熔體在型腔核心層流速遠(yuǎn)高于表層流速，導(dǎo)致熔體內(nèi)部層與層之間受到剪切應(yīng)力作用，產(chǎn)生沿流動(dòng)方向的取向。

取向的大分子鏈解凍在塑料制品內(nèi)也就象征著其中存在未松弛的可逆高彈形變，所以說(shuō)取向應(yīng)力就是大分子鏈從取向構(gòu)象力求過(guò)渡到無(wú)取向構(gòu)象的內(nèi)力。用熱處理的方式，可降低或排除塑料制品內(nèi)的取向應(yīng)力。

塑料制品的取向內(nèi)應(yīng)力分布為從制品的表層到內(nèi)層越來(lái)越小，并呈拋物線(xiàn)變化。

(2)冷卻內(nèi)應(yīng)力

冷卻內(nèi)應(yīng)力是塑料制品在熔融加工過(guò)程中因冷卻定型時(shí)收縮不均勻而產(chǎn)生的一種內(nèi)應(yīng)力。尤其是對(duì)厚壁塑料制品，塑料制品的外層首先冷卻凝固收縮，其內(nèi)層可能仍是熱熔體，這徉芯層就會(huì)限度表層的收縮，導(dǎo)致芯層處于壓應(yīng)力狀況，而表層處于拉應(yīng)力狀態(tài)。

塑料制品冷卻內(nèi)應(yīng)力的分布為從制品的表層到內(nèi)層越來(lái)越大，并也呈拋物線(xiàn)變更.。

另外，帶金屬嵌件的塑料制品，因?yàn)榻饘倥c塑料的熱脹系數(shù)相差較大，容易形成收縮不一平勻的內(nèi)應(yīng)力。

除上述兩種重要內(nèi)應(yīng)力外,還有以下多少種內(nèi)應(yīng)力：對(duì)結(jié)晶塑料制品而言，其制品內(nèi)部各部位的結(jié)晶構(gòu)造跟結(jié)晶度不同也會(huì)發(fā)生內(nèi)應(yīng)力。另外還有構(gòu)型內(nèi)應(yīng).力及脫模內(nèi)應(yīng)力等，只是其內(nèi)應(yīng)力聽(tīng)占比重都很小。  

2、影響塑料內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的因素

(1)分子鏈的剛性  

分子鏈剛性越大，熔體粘度越高，聚合物分子鏈運(yùn)動(dòng)性差，因而對(duì)于產(chǎn)生的可逆高彈形變恢復(fù)性差，易產(chǎn)生殘余內(nèi)應(yīng)力口例如，一些分子鏈中含有苯環(huán)的聚合物，如PC、PPO、PPS等，其相應(yīng)制品的內(nèi)應(yīng)力偏大。

(2)分子鏈的極性

一分子鏈的極性越大，分子間相互吸引的作用力越大，從而使分子間互相挪動(dòng)艱苦增大，恢復(fù)可逆彈性形變的程度減小，導(dǎo)致殘余內(nèi)應(yīng)力大。例如，一些分子鏈中含有羰基、酯基、睛基等極性基團(tuán)的塑料種類(lèi)，其相應(yīng)制品的內(nèi)應(yīng)力較大。

(3)代替基團(tuán)的位阻效應(yīng)

大分子側(cè)基取代基團(tuán)的體積越大，則妨害大分子鏈自由活動(dòng)導(dǎo)致殘余內(nèi)應(yīng)力加大。例如，聚苯乙烯取代基團(tuán)的苯基體積較大，因而聚苯乙烯制品的內(nèi)應(yīng)力較大。

3、塑料內(nèi)應(yīng)力降低與疏散的把持  

(1)原料配方設(shè)計(jì)  

① 選取分子量大、分子量分布窄的樹(shù)脂

聚合物分子量越大，大分子鏈間作用力和纏結(jié)程度增添，其制品抗應(yīng)力開(kāi)裂能力較強(qiáng)；聚合物分子量分布越寬，其中低分子量成分越大，輕易首先造成微觀(guān)撕裂，造成應(yīng)力集中，便制品開(kāi)裂。

②選取雜質(zhì)含量低的樹(shù)脂

聚合物內(nèi)的雜質(zhì)等于應(yīng)力的集中體，又會(huì)降低塑料的原有強(qiáng)度，應(yīng)將雜質(zhì)含量減少到最低程度。

③共混改性

易出現(xiàn)應(yīng)力開(kāi)裂的樹(shù)脂與適宜的其它樹(shù)脂共混，可降低內(nèi)應(yīng)力的存在程度。

④加強(qiáng)改性

用增強(qiáng)纖維進(jìn)行增強(qiáng)改性，可以降低制品的內(nèi)應(yīng)力,偉哥價(jià)格，這是因?yàn)槔w維纏結(jié)了良多大分子鏈，從而提高應(yīng)力開(kāi)裂能力。例如，30%GFPC的耐應(yīng)力開(kāi)裂能力比純PC提高6倍之多。

(2)成型加工前提的節(jié)制

在塑料制品的成型過(guò)程中，凡能減小制品中聚合物分子取向的成型因素都可能降低取向應(yīng)力；但凡能使制品中聚合物均勻冷卻的工藝條件都能降低冷卻內(nèi)應(yīng)力；凡有助于塑料制品脫模的加工方法都有利于降低脫模內(nèi)應(yīng)力。

對(duì)內(nèi)應(yīng)力影響較大的加工條件主要有如下幾種：

①料筒溫度

較高的料筒溫度有利于取向應(yīng)力的降低，這是因?yàn)樵谳^高的料筒溫度，熔體塑化均勻，粘度降落，流動(dòng)性增加，在熔體充斥型腔過(guò)程中，分子取向作用小，因而取向應(yīng)力較小。而在較低料筒溫度下，熔體粘度較高，充模過(guò)程中分子取向較多，冷卻定型后殘余內(nèi)應(yīng)力則較大。但是，料筒溫度太高也不好，太高容易造成冷卻不充足，脫模時(shí)易造成變形，固然取向應(yīng)力減小，但冷卻應(yīng)力和脫模應(yīng)力反而增大。

②模具溫度

模具溫度的高下對(duì)取向內(nèi)應(yīng)力和冷卻內(nèi)應(yīng)力的影響都很大。一方面，模具溫度過(guò)低，會(huì)造成冷卻加快，易使冷卻不均勻而引起收縮上的較大差異，從而增大冷卻內(nèi)應(yīng)力；另一方面，模具溫度過(guò)低，熔體進(jìn)入模其后，溫度降低加快，熔體粘度增加迅速，造成在高粘度下充模，形成取向應(yīng)力的程度明顯加大。

模溫對(duì)塑料結(jié)晶影響很大，模溫越高，越有利于晶粒堆砌嚴(yán)密，晶體內(nèi)部的缺點(diǎn)減小或消除，從而減少內(nèi)應(yīng)力。

另外，對(duì)于不同厚度塑料制品，其模溫請(qǐng)求不同。對(duì)于厚壁制品其模溫要適當(dāng)高一些。

③注射壓力

注射壓力高，熔體充模進(jìn)程中所受剪切作使勁大，產(chǎn)生取向應(yīng)力的機(jī)遇也較大。因而，為了降低取向應(yīng)力和打消脫模應(yīng)力，應(yīng)適當(dāng)降低打針壓力。.

④保壓壓力

保壓壓力對(duì)塑料制品內(nèi)應(yīng)力的影響大于注射壓力的影響。在保壓階段，跟著熔體溫度的降低，熔體粘度敏捷增加，此時(shí)若施以高壓，必定導(dǎo)致分子鏈的逼迫取向，從而形成更大的取向應(yīng)力。

⑤注射速度

注射速度越快，越容易造成分子鏈的取向程度增加，從而引起更大的取向應(yīng)力。但注射速渡過(guò)低，塑料熔體進(jìn)入模腔后，可能先后分層而形成熔化痕，產(chǎn)生應(yīng)力集中線(xiàn)，易產(chǎn)生應(yīng)力開(kāi)裂。所以注射速度以適中為宜。最好采用變速注射，在速度逐步減小下停止充模。

⑥保壓時(shí)間

保壓時(shí)間越長(zhǎng)，會(huì)增大塑料熔體的剪切作用，從而產(chǎn)生更大的彈性形變，凍結(jié)更多的取向應(yīng)力。所以，取向應(yīng)力隨保壓時(shí)間延長(zhǎng)和補(bǔ)料量增長(zhǎng)而明顯增大。

⑦開(kāi)模殘余壓力

應(yīng)適當(dāng)調(diào)劑注射壓力和保壓時(shí)間，使開(kāi)模時(shí)模內(nèi)的殘余壓力瀕臨于大氣壓力，從而避免產(chǎn)生更大的脫模內(nèi)應(yīng)力。

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