發布(bu)時間(jian)：2023-05-16
塑料(liao)內應力是指(zhi)塑料(liao)在(zai)熔融加工過程中，由于大分(fen)子(zi)鏈的(de)取向、冷卻(que)收縮等因素，使(shi)塑膠外殼產生的(de)一種內應力。
內應力的(de)(de)本(ben)質(zhi)是(shi)(shi)熔融加工過程(cheng)中(zhong)形成的(de)(de)大分子鏈的(de)(de)不(bu)(bu)平衡構(gou)(gou)(gou)象(xiang)(xiang)，這種(zhong)(zhong)不(bu)(bu)平衡構(gou)(gou)(gou)象(xiang)(xiang)在冷卻固(gu)化(hua)(hua)后(hou)，并(bing)不(bu)(bu)能立即恢復到適合(he)環境條件的(de)(de)平衡構(gou)(gou)(gou)象(xiang)(xiang)，這種(zhong)(zhong)不(bu)(bu)均衡構(gou)(gou)(gou)象(xiang)(xiang)的(de)(de)本(ben)質(zhi)是(shi)(shi)一種(zhong)(zhong)可逆(ni)的(de)(de)高彈性形變(bian)，而凍結的(de)(de)高彈性形變(bian)通常以勢(shi)能的(de)(de)形式儲存在塑(su)膠外(wai)殼制品中(zhong)，在合(he)適的(de)(de)條件下，這種(zhong)(zhong)被迫的(de)(de)不(bu)(bu)穩定(ding)構(gou)(gou)(gou)象(xiang)(xiang)會(hui)轉(zhuan)化(hua)(hua)為(wei)舒適的(de)(de)穩定(ding)構(gou)(gou)(gou)象(xiang)(xiang)，勢(shi)能會(hui)轉(zhuan)化(hua)(hua)為(wei)動能而釋放(fang)出來。
當大分(fen)子鏈(lian)之間的作用力(li)和(he)相(xiang)互纏結力(li)無法(fa)承受這種動能時，內應力(li)平(ping)衡就(jiu)會(hui)被破壞，塑膠外(wai)殼就(jiu)會(hui)產生應力(li)開(kai)裂和(he)翹曲變(bian)形等(deng)現象。
塑膠外殼內應力產生的原因
1、取向(xiang)內應力
取向內(nei)應(ying)力(li)是塑料(liao)熔體流動(dong)充模和保壓補料(liao)過程中，大分子鏈沿流動(dong)方向的排列和取向構(gou)象(xiang)被(bei)凍(dong)結而產(chan)生的內(nei)應(ying)力(li)。
取向(xiang)應(ying)力的(de)(de)詳細過程是：靠近(jin)流(liu)道(dao)壁的(de)(de)熔體冷卻(que)速(su)度(du)快(kuai)，造成(cheng)外層(ceng)熔體粘度(du)增加，從一點到另一點，熔體在型腔核心(xin)層(ceng)的(de)(de)流(liu)速(su)遠高(gao)于表層(ceng)的(de)(de)流(liu)速(su)，造成(cheng)熔體內(nei)層(ceng)與層(ceng)之間產生剪切應(ying)力作用(yong)，產生沿流(liu)動方(fang)向(xiang)的(de)(de)取向(xiang)。
塑膠外殼中取(qu)(qu)(qu)向(xiang)(xiang)大(da)分子鏈的解(jie)凍也象征著其中存在未釋(shi)放的可逆(ni)高(gao)彈性形變(bian)(bian)，所以取(qu)(qu)(qu)向(xiang)(xiang)應(ying)力是大(da)分子鏈從(cong)取(qu)(qu)(qu)向(xiang)(xiang)構(gou)象力向(xiang)(xiang)無取(qu)(qu)(qu)向(xiang)(xiang)構(gou)象轉變(bian)(bian)的內力。塑膠外殼中的取(qu)(qu)(qu)向(xiang)(xiang)應(ying)力可以通(tong)過熱處理(li)來減小(xiao)或排除。
塑(su)膠外殼的(de)取向(xiang)內(nei)應力分布從產品(pin)表層到內(nei)層越(yue)來越(yue)小，呈拋物線變(bian)化(hua)。
2、冷卻內應(ying)力(li)
冷卻(que)內(nei)(nei)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)是塑膠外(wai)(wai)殼(ke)(ke)在熔融加工(gong)過程中(zhong)由于(yu)冷卻(que)定型時收縮不(bu)均勻(yun)而產(chan)生的(de)(de)一種內(nei)(nei)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)。特別(bie)是對于(yu)厚壁的(de)(de)塑膠外(wai)(wai)殼(ke)(ke)，塑膠外(wai)(wai)殼(ke)(ke)的(de)(de)外(wai)(wai)層先(xian)冷卻(que)固(gu)化(hua)收縮，其內(nei)(nei)層仍可能是熱熔體(ti)，芯(xin)層會限制表(biao)層的(de)(de)收縮，造成芯(xin)層處(chu)于(yu)壓應(ying)(ying)力(li)(li)(li)狀況和表(biao)層處(chu)于(yu)拉應(ying)(ying)力(li)(li)(li)狀態。
塑膠外(wai)殼(ke)冷卻(que)內(nei)應力的分布從塑膠外(wai)殼(ke)的表(biao)層到內(nei)層越(yue)來越(yue)大，也呈(cheng)拋物線變化。
另(ling)外，帶金屬(shu)嵌件的(de)(de)塑(su)膠(jiao)外殼(ke)，由于金屬(shu)和塑(su)料(liao)的(de)(de)熱(re)膨脹系數相差較(jiao)大，容易形(xing)成收縮不均(jun)勻的(de)(de)內(nei)應力。
除了上述兩個重要的內應力，還有以下內應力：對于結晶塑膠外殼，當塑膠外殼內部各部分的結晶結構和結晶度不同時，就會產生內應力。此外，還有構型內應力和脫模內應力，但內應力所占比例都很小。
影響塑膠外(wai)殼內(nei)應力的因素
1、分(fen)子鏈的剛性
分子(zi)(zi)鏈剛性越(yue)(yue)高，熔體(ti)粘(zhan)度越(yue)(yue)高，聚合物分子(zi)(zi)鏈的(de)(de)流動性越(yue)(yue)差(cha)。因(yin)此(ci)，對于(yu)產生的(de)(de)可逆(ni)高彈性形變恢(hui)復性較(jiao)差(cha)，容易(yi)產生殘余內應(ying)(ying)力。比如一些分子(zi)(zi)鏈上(shang)帶有苯環的(de)(de)聚合物，如PC、PPO、PPS等，在它們相(xiang)應(ying)(ying)的(de)(de)塑膠外殼中具有更(geng)高的(de)(de)內應(ying)(ying)力。
2、分子鏈的極性
分子鏈(lian)的(de)極性越大(da)，分子間相(xiang)互(hu)吸引的(de)作用力(li)越大(da)，使得分子間的(de)相(xiang)互(hu)運動(dong)更加困難，減小恢復可逆彈(dan)性形變的(de)程度，產生較大(da)的(de)殘余內(nei)應力(li)。比如分子鏈(lian)中帶有羰基(ji)、酯(zhi)基(ji)、眼基(ji)等極性基(ji)團的(de)某些(xie)種類的(de)塑(su)料，在相(xiang)應的(de)塑(su)膠外殼中會有比較大(da)的(de)內(nei)應力(li)。
3、取代基團的位阻效應
大(da)分子(zi)側(ce)基(ji)取代(dai)基(ji)團(tuan)的體積(ji)越大(da)，阻礙大(da)分子(zi)鏈(lian)自由運動(dong)而產生的殘(can)余內(nei)應(ying)力越大(da)。例(li)如聚苯(ben)(ben)乙烯(xi)取代(dai)基(ji)團(tuan)的苯(ben)(ben)基(ji)的體積(ji)較大(da)，所以聚苯(ben)(ben)乙烯(xi)塑膠外殼(ke)的內(nei)應(ying)力較大(da)。
