一， 一般物理性能

1總熱容量

總熱容量是指注塑物料在注塑工藝溫度下的總熱容量。

2 熔化熱

熔化熱又稱熔化潛熱，是結(jié)晶型聚合物在形成或熔化晶體時(shí)所需要的能量。這部分能量是用來熔化高分子結(jié)晶結(jié)構(gòu)的，所以注塑結(jié)晶型聚合

物時(shí)要比注塑非結(jié)晶型料達(dá)到指定熔化溫度下所需的能量要多。

對(duì)于非結(jié)晶型聚合物無需熔化潛熱。使POM達(dá)到注塑溫度需熱約452/g(100.8cal/g),PS只需要375J/g即可熔化。

3 比熱容

比熱容是單位重量的物料溫度上升1度時(shí)所需熱量[J/kg.k]。

不同高聚物的比熱容是不同的，結(jié)晶型比非對(duì)面型要高。因?yàn)榧訜峋酆衔飼r(shí)，補(bǔ)充的熱能不僅要消耗在溫度升上，還要消耗在使高分子結(jié)構(gòu)

的變化上，結(jié)晶型必須補(bǔ)充熔化潛熱所需的熱淚盈眶量才能使物料熔化。

注塑過程中，塑料加熱或冷卻特性是由聚合物的熱含量與溫差所決定的。熱傳遞速率正比于被加熱材料和熱源之間的溫差。

一般冷卻要比熔化快，因?yàn)榇篌w上料筒與物料溫差小，熔料與模具溫差大。加熱時(shí)間取決于料筒內(nèi)壁與料層之間的溫差和料層厚度。

4熱擴(kuò)散系數(shù)

熱擴(kuò)散系數(shù)是指溫度在加熱物料中傳遞的速度，又稱導(dǎo)熱系數(shù)其值是由單位質(zhì)量的物料溫度升高1度時(shí)所需的熱量（比熱容）和材料吸收熱

量的速度（導(dǎo)熱系數(shù)）來決定。

壓力對(duì)熱擴(kuò)散系數(shù)影響小，溫度對(duì)其影響較大。

5導(dǎo)熱系數(shù)

導(dǎo)熱系數(shù)反映了材料傳播熱量的速度。導(dǎo)熱系數(shù)愈高，材料內(nèi)熱傳遞愈快。由于聚合物導(dǎo)熱系數(shù)很低，所以無論在料筒中加熱還是其熔體在

模具中冷卻，均需花一定時(shí)間。為了提高加熱和冷卻效率，需采取一些技術(shù)措施。如：加熱料筒要求有一定的厚度，這不僅是考慮強(qiáng)度，同

時(shí)也是為了增加熱慣性，保證物料能良好穩(wěn)定地傳熱，有時(shí)還利用聚合物的低導(dǎo)熱特性，采用熱流道模具等。聚合物導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而

增加。結(jié)晶型塑料的導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)溫度的依賴性要比非結(jié)晶型的顯著。

6 密度與比容

密度增加會(huì)使制品中的氣體和溶劑滲透率減少，但是使制品的拉伸強(qiáng)度，斷裂伸長，剛度硬度以及軟化溫度提高；使壓縮性，沖擊強(qiáng)度，流

動(dòng)性，耐蠕變性能降低。

在注塑過程中，聚合物經(jīng)歷著冷卻—加熱—冷卻反復(fù)的熱過程溫度，梯度和聚合物形態(tài)的變化都很大，所以密度也在不斷地發(fā)生變化，這對(duì)

注塑制品質(zhì)量起著重要的影響。

比容反映了單位物質(zhì)所占有的體積。這是一個(gè)衡量在不同工藝條件下高分子結(jié)構(gòu)所占有的空間，各種狀態(tài)下的膨脹與壓縮，制品的尺寸收縮

等方面是非常重要的參數(shù)。

7 膨脹系數(shù)與壓縮系數(shù)

比容在恒壓下由溫度而引起的變化，即為膨脹系數(shù)。聚合物從高溫到低溫表現(xiàn)出比容逐漸減少的收縮特性。聚合物比容不僅取決于溫度而且

取決于壓力。聚合物比容在不同溫度下都隨壓力而變化，壓力增高比容減小而密度加大。這種性質(zhì)對(duì)于用壓力來控制制品的質(zhì)量和尺寸精度

有重要意義。

二 聚合物的熱物理性能

1玻璃化溫度

聚合物的玻璃化溫度是指線型非結(jié)晶型聚合物由玻璃態(tài)向高彈態(tài)或者由后者向前者的較變溫度。就是大分子鏈段本身開始變形的溫度當(dāng)溫度

高于玻璃化溫度時(shí)，大分子鏈開始自由活動(dòng)，但還不是整個(gè)分子鏈段的運(yùn)動(dòng)。這時(shí)表現(xiàn)出高彈性的橡膠性能；當(dāng)?shù)陀诓ＡЩ瘻囟葧r(shí)，鏈段被

凍結(jié)變成堅(jiān)硬的固態(tài)或玻璃態(tài)。橡膠的玻璃化溫度低于室溫。所以橡膠在常溫下處于高彈態(tài)。而其它塑料在常溫下是處于脆韌性的玻璃態(tài)。

高聚物的自由體積理論認(rèn)為，高聚物分子結(jié)構(gòu)所占有的整個(gè)體積分成兩部分。一部分是分子鏈所占有的空間，而另一部分是分子鏈之間的自

由空間。當(dāng)溫度降低時(shí)分子鏈動(dòng)能減少，自由空間減少，當(dāng)溫度升高時(shí)，分子鏈段動(dòng)能增加，自由空間也增加：當(dāng)溫度達(dá)到玻璃化時(shí)，急劇

產(chǎn)生內(nèi)聚力，聚合物膨脹，鏈段開始旋轉(zhuǎn)，鏈段擁有的能量足以使鏈段活動(dòng)起來所以自由空間的體積突然增加。

高聚物在玻璃化溫度以上的總自由體積等于玻璃化溫度下的自由體積與熱膨脹系數(shù)乗\以溫升之和。在預(yù)塑化時(shí)，位于螺槽中的高分子固態(tài)物

料，在升至玻璃化溫度以后，隨著溫度的升高物料自由體積會(huì)增加，其比容也會(huì)加大，但由于螺槽容積的限制會(huì)使物料產(chǎn)生內(nèi)壓，并有加速

固體床的作用。

當(dāng)高聚物的物理形態(tài)發(fā)生變化時(shí)，許多物理性質(zhì)如比熱容，比容，密度，導(dǎo)熱系數(shù)，膨脹系數(shù)，折光指數(shù)，介電常數(shù)等都跟著變化，因此利

用這些關(guān)系可以測定聚合物相變溫度和高聚物性質(zhì)。

對(duì)于理解塑料在料筒中加熱，塑料化過程中從加料段向壓縮段物態(tài)轉(zhuǎn)變，溫升，溫升速率，螺桿轉(zhuǎn)速，背壓等工藝因素的影響將起重要作用。

這些對(duì)于控制制品脫模時(shí)的物性狀態(tài)，頂出溫度和頂出時(shí)間是重要的。

2 熔化溫度（熔點(diǎn)）

熔化溫度是指結(jié)晶型聚合物從高分子鏈結(jié)構(gòu)的三維有序態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的粘流態(tài)時(shí)的溫度。轉(zhuǎn)變點(diǎn)（熔點(diǎn)）對(duì)于低分子材料來說，熔化過程是

非常窄的，有較明顯的熔點(diǎn)；而對(duì)于結(jié)晶型高聚物來說，從達(dá)到玻璃化溫度就開始軟化，但從高彈態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)的液相時(shí)卻沒有明顯的熔

點(diǎn)，而是有一個(gè)向粘流態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度范圍。

對(duì)高聚物來說，玻璃化溫度，熔化溫度或溫度范圍都是變相點(diǎn)。有較明顯的變化范圍，從分子結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)看，都是大鏈段運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。

一般有增塑劑的聚合物熔點(diǎn)要比無增塑劑的要低，共聚物的熔點(diǎn)要比組成共聚物中較高均聚物的熔點(diǎn)要低些。

注塑時(shí)，料筒的第三段溫度（靠近嘴溫的溫度）都要設(shè)定在熔點(diǎn)以上，然后以降低15~20度的溫度梯度依次設(shè)定第二段和第一段的料筒溫度

為宜。

3 分解溫度及燃燒特性

熱分解溫度是指在氧氣存在條件下，高聚物受熱后開始分解的溫度范圍。依聚合物化學(xué)結(jié)構(gòu)式不同而有顯著的差異，此外還與物料的形態(tài)有

關(guān)。在注塑過程中，無論是在預(yù)塑階段還是在注射階段，只要聚合物局部溫度達(dá)到分解溫度，高分子物料就會(huì)訊速生成低分子量的可燃性物

質(zhì)。聚合物的熱分解在氧氣充足條件下是放熱反應(yīng)，產(chǎn)生的熱會(huì)繼續(xù)加熱聚合物。當(dāng)聚合物達(dá)到燃點(diǎn)時(shí)就會(huì)燃燒，燃燒體系的溫度是否會(huì)上

升，產(chǎn)生的燃燒熱是否和體系進(jìn)行對(duì)流，都與熱分解溫度，比熱容以及導(dǎo)熱系數(shù)等物理性能有密切關(guān)系。

注塑時(shí)，對(duì)聚合物分解溫度的控制是十分重要的，否則分解出燃燒物質(zhì)不僅會(huì)影響制品質(zhì)量，還會(huì)腐蝕設(shè)備，危害人體。

三聚合物降解及熱穩(wěn)定性

所謂降解，是指遞解分解作用，在高分子化學(xué)中，通常是指在化學(xué)或物理作用下，聚合物分子的聚合度降低過程，聚合物在熱，力，氧氣，

水及光輻射等作用下往往發(fā)生降解。降解過程實(shí)質(zhì)量大分子鏈發(fā)生結(jié)構(gòu)變化。如發(fā)生彈性消失，強(qiáng)度降低，粘度減少或增加等現(xiàn)象。

在注塑中力，水，氧通過溫度對(duì)聚降解起重要影響，在高溫時(shí)氧和水更能使聚合物分解。剪切力的作用會(huì)因高溫時(shí)聚合物粘度的降低而減小。

熱降解是指某些聚合物在高溫下時(shí)間過長，發(fā)黃變色，降解，分解等現(xiàn)象。

聚合物是否容易發(fā)生降解，依其分子內(nèi)部和分子外部結(jié)構(gòu)有關(guān)；是否有分解的雜質(zhì)有關(guān)；能引起高聚物降解的雜質(zhì)，一般都是熱降解的崔化

劑，如：PVC 分解的產(chǎn)物是氯化氫，POM分解產(chǎn)物是甲醛，它們有著加劇高聚物降解的作用。

所謂熱穩(wěn)定性是指聚合物在高溫下分子鏈抗化學(xué)分解能力及耐化學(xué)變化的溫度熱降解溫度稱為穩(wěn)定性溫度略高于分解溫度。對(duì)于某些熱穩(wěn)定

較差的聚合物，其溫度范圍只有5~15度。

溫度的高低和變化范圍對(duì)聚合物的降解有影響外，還有在溫度場中所經(jīng)歷的反復(fù)加工次數(shù)有關(guān)。不同的聚合物在反復(fù)加工后熱降解和融熔指

數(shù)有著較大的差異。在正常溫度下PS, PC, PP,經(jīng)數(shù)次加工后融熔指數(shù)升高的傾向。而PE，抗沖擊PS醋酸纖維素等有下降的現(xiàn)象。

聚合物在剪切應(yīng)力作用下纏結(jié)著的大分子在外力作用下，沿力的方向上發(fā)生流動(dòng)，分子鏈之間發(fā)生解脫，當(dāng)解脫發(fā)生障礙時(shí)，分子鏈將受到

很大的牽引力，當(dāng)超過鏈的強(qiáng)度就發(fā)生鏈斷裂。

實(shí)驗(yàn)證明：剪切應(yīng)力.剪切速率越高，分子量降解速度越快，斷裂的鏈越短；當(dāng)提高加熱溫度或增塑劑含量時(shí)，力的降解作用會(huì)減小。

注塑中某些塑料的水解作用是經(jīng)常發(fā)生的，水解作用是由于在聚合物中存在有可以水解的化學(xué)基團(tuán)。如：酰胺，酯，腈等，或在氧化作用下

形成可被水解的基團(tuán)。如果這些基團(tuán)在分子的主鏈上，水解作用會(huì)使主鏈斷鏈而降解。由于某些聚合物有水解作用，因此對(duì)這些塑料的吸濕

性應(yīng)加以注意。

有的塑料具有吸濕或凝集水分傾向，因?yàn)樗鼈兒袠O性親水基團(tuán)，如ABS, PMMA, PA, PC, PPO等，在注塑中都需要干燥處理，防此水解。

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