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        玻璃鋼電纜支架-作為基體的熱塑性塑料的工藝

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        玻璃鋼電纜支架-作為基體的熱塑性塑料的工藝
        發布時間:2014-03-24 10:26:07  來源:本站  作者:暢元玻璃鋼

         玻璃鋼電纜支架-作為基體的熱塑性塑料的工藝性能

          熱塑性復合材料的制造工藝基本上和熱塑性塑料相似,但加入纖維后工藝性稍有變化,如粘度增大,流動性降低。因此,熱塑性塑料的工藝性能是熱塑性復合材料工藝性能的基礎。為了了解熱塑性復合材料的工藝性能,本節首先介紹熱塑性塑料的工藝性能。

        陜西玻璃鋼電纜支架生產過程

          一、熱塑性塑料的狀態與溫度的關系

          在高分子物理學中,我們已經知道熱塑性高聚物在恒定壓力下由于溫度不同而存在玻璃態、高彈態和粘流態三種物理狀態,各種狀態是以它的形變特點區分的(見圖6-I)。以非結晶型熱塑性塑料為例,常溫時它具有一定的剛性,稱為玻璃態(A)。當溫度上升到玻璃化溫度Z,時,它變為具有橡膠一樣的彈性,在較小的外力作用下便可產生很大的形變,外力解除后仍能恢復原狀,但這時的變形和恢復都不是瞬時完成的,需要經歷一定的時間,此時稱為高彈態(C)。從玻璃態(A)到高彈態(a)中間有一溫度與形變狀態的過渡區(B)。當溫度繼續上升到超過粘流溫度z,時,塑料便可自由流動,稱為粘流態D.當溫度上升到分解溫度za時,塑料開始分解破壞。當溫度低于T。時,在外力作用下,大分子鏈容易斷裂,T。稱為脆化溫度。高于分解溫度和低于脆化溫度時,材料都將失去使用價值。具有加工性能和使用性能的狀態應是玻璃態、高彈態和粘流態。

        作為基體的熱塑性塑料的工藝性能

          三種狀態塑料的分子形態和加工性能見表6—2所示。熱塑性復合材料的成型是在T,~za溫度范圍內進行的。如果z,低,且T~Ta范圍寬,則加工性愈好。粘流溫度F,是塑料成型要求的比較低溫度,也就是高分子鏈開始可以自由運動的比較低溫度。粘流溫度不僅與高分子結構有關,而且與分子量大小有關。分子量增加,分子之間的相互作用也隨之增加,需要較高的溫度分子才能自由運動,因此z,增高。分子量低的高聚物T,雖低,即加工性較好,但強度不高。因此并不是粘流溫度愈低愈好。

          玻璃鋼電纜支架通常高聚物是不同分子量的混合物,平常報道的分子量是指各種分子量的平均值,實際上高聚物的分子量分布在一個范圍內,這就使它的T一和z,也不是固定的某個溫度值,而是一個溫度范圍。由于采用的測量方法不同,對同一種材料所報導的Z,和T,值不一定完全相同。表6-3按資料報道列出了常用熱塑性塑料的z扒Z,和Zd值。

          了解塑料狀態與溫度的關系,對確定成型溫度范圍有重要的意義。

          二、 流變性

          塑料粘流狀態的粘度與剪切速率的關系以及在溫度和壓力作用下塑料表觀粘度的變化,統稱塑料的流變性。本節僅就塑料加工中的流變行為進行粗略分析。熱塑性高聚物在一定的溫度和壓力下達到粘流狀態,其粘度和流動特性的變化情形見圖6—2。圖中表示在溫度和壓力一定時,粘度和流動性不苒隨時間而變 化。溫度、壓力、時間變化對熱塑性塑料流動性能的影響不同于熱固性塑料。圖6-3分別表示當上述三個因素中有兩個取固定值時流動性隨另一因素的變化。由圖可見,影響熱塑性聚合物流變行為的主要因素是溫度和壓力。

        作為基體的熱塑性塑料的工藝性能

          1.溫度對粘度的影響

          對熱塑性聚合物流變行為的討論,應以聚合物處于粘流狀態而又未發生降解為前提,即T,≤z≤Za.在T,^vTa溫度范圍內,高聚物熔體的粘度隨著溫度升高呈指數函數規律下降。這是由于溫度升高能使聚合物大分子及鏈段的活動加劇,并使分子問距離加大,從而使分子間相互作用減小,其宏觀表現就是聚合物流動時的粘性阻力減小。

          粘度對溫度的依賴關系可用Andradc公式表示:

        作為基體的熱塑性塑料的工藝性能

          式中 A——粘度常數,

          冗——氣體常數(8.314J/克分子·℃),

          刀。——聚合物的粘流活化能(kJ/克分子);

          T——熱力學溫度(。K)。

          在給定的條件下,由于A、R、EN均為常數,故η僅與l/T有關。如以lnη對1/T(或T)作圖,得到一條微彎的曲線,在不寬的溫度范圍內可視為直線,由此直線的斜率即可確定粘流活化能En,Em。的大小反映聚合物粘度對溫度的依賴關系,En愈大則熔體粘度對溫度愈敏感,圖6-4表示了幾種聚合物的η一1/T(或T)關系?梢钥闯,1、2、3、5(即PS、PC、PMMA和CA)比4、6、7(即PE、PP和POM)等對溫度更為敏感。例如HDPE的刀。約為29kJ/克分子,而PS的刀。則為94kJ/克分子,當兩種聚合物的溫度都同時從200℃升到210。C時,PS的流度(粘度的倒數)提高了66%,而HDPE只提高了17%.因此,對曰。高的聚合物,提高加工溫度可以明顯地增大流動性,但不要超過其分解溫度。以上討論未考慮時間因素,實際上所有聚合物在加工溫度下長期受熱都會有不同程度的降解,并引起粘度下降。

          1~聚苯乙烯(PS),2一聚碳酸酯(PC)4MPaJ 3一聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA);4一聚丙烯(PP);5一醋酸纖維(CA);6~高密度聚乙烯(1-IDPE)4MPa J 7一聚甲醛(POM), 一聚酰胺(PA)iMPaI 9一聚對苯二甲酸乙二酯(PETD)

          2.壓力對粘度的影響

          壓力可以提高聚合物加工時物料的流動速度,縮短成型周期,但加大壓力使聚合物粘度增大。這是由于聚合物在壓力作用下自由體積減小,大分子間距離縮小,相互間作用加強,因而造成聚合物流動時粘度上升,粘滯阻力增大(參見圖6—5)。圖示曲線表明,當對聚乙烯所加壓力由01MPa(大氣壓) 增加到100MPa(一般注射壓力)時,其表觀粘度增大了2.5倍。

          聚合物的壓縮率不同,其粘度對壓力的敏感性也不同。例如,在壓力從13.5MPa升到17MPa時,高密度聚乙烯和聚丙烯的粘度增加4~7倍,而聚苯乙烯甚至可增加100倍?梢妷毫φ扯鹊挠绊懯遣蝗莺鲆暤。一些聚合物粘度對壓力的依賴關系示于圖6-6中?梢妴渭兺ㄟ^增大壓力來提高物料的流速是不恰當的,過大的壓力不僅使粘度增高,造成功率的過大消耗,并造成設備的更大磨損。

        作為基體的熱塑性塑料的工藝性能

          l~聚甲基丙烯酸甲脂;2一聚丙烯 1一聚丙烯酸酯(2100℃),2~高密度聚乙烯

          (210℃以上);3~低密度聚乙烯, (190℃),3一聚酰胺一6{260℃);4一醋

          4一聚酰胺-66;5一共聚甲醛 酸纖維素(190 6c)j;5一聚苯乙烯(204℃)

          事實上,一種聚合物在正常加工溫度范圍內,增加壓力對粘度的影響和降低溫度對粘度的影響具有等效性。對很多聚合物,壓力增加到100MPa時,熔體粘度的變化相當于溫度降低了30~50℃.

          三、粘度對剪切速率或剪應力的依賴性

          在通常的加工條件下,大多數聚合物熔體的流動性能都表現為非牛頓型,粘度與剪切速率有關。五種聚合物的熔體表現粘度隨剪切速率的變化關系示于圖6—7.可以看出雖然在于=102秒一-時,醋酸纖維素的粘度比聚酰胺一6大,但當于增大時,前者的粘度比后者下降快,說明醋酸纖維素的粘度對于更敏感。

          對加工過程來說,如果聚合物熔體的粘度在很寬的剪切速率范圍內都是可用的,則寧可選擇在粘度對哥較不敏感的剪切速率下操作更為合適,因為此時于的波動不會造成制品質量的顯著差異。例如對圖6—8中所示的聚合物,當于為100−400秒一1時,剪切速率小的波動會造成粘度的大幅度變化,使制品質量均一性難以保證。若選擇于在400~600秒。1以上的剪切速率范圍內進行加工,則因玻璃鋼電纜支架粘度對剪切速率的敏感性降低,因而制品質量較易均勻。

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