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塑料內(nèi)應(yīng)力是指塑料在熔融加工過(guò)程中，由于大分子鏈的取向、冷卻收縮等因素，使塑膠外殼產(chǎn)生的一種內(nèi)應(yīng)力。

內(nèi)應(yīng)力的本質(zhì)是熔融加工過(guò)程中形成的大分子鏈的不平衡構(gòu)象，這種不平衡構(gòu)象在冷卻固化后，并不能立即恢復(fù)到適合環(huán)境條件的平衡構(gòu)象，這種不均衡構(gòu)象的本質(zhì)是一種可逆的高彈性形變，而凍結(jié)的高彈性形變通常以勢(shì)能的形式儲(chǔ)存在塑膠外殼制品中，在合適的條件下，這種被迫的不穩(wěn)定構(gòu)象會(huì)轉(zhuǎn)化為舒適的穩(wěn)定構(gòu)象，勢(shì)能會(huì)轉(zhuǎn)化為動(dòng)能而釋放出來(lái)。

當(dāng)大分子鏈之間的作用力和相互纏結(jié)力無(wú)法承受這種動(dòng)能時(shí)，內(nèi)應(yīng)力平衡就會(huì)被破壞，塑膠外殼就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力開(kāi)裂和翹曲變形等現(xiàn)象。

塑膠外殼內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的原因

1、取向內(nèi)應(yīng)力

取向內(nèi)應(yīng)力是塑料熔體流動(dòng)充模和保壓補(bǔ)料過(guò)程中，大分子鏈沿流動(dòng)方向的排列和取向構(gòu)象被凍結(jié)而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。

取向應(yīng)力的詳細(xì)過(guò)程是：靠近流道壁的熔體冷卻速度快，造成外層熔體粘度增加，從一點(diǎn)到另一點(diǎn)，熔體在型腔核心層的流速遠(yuǎn)高于表層的流速，造成熔體內(nèi)層與層之間產(chǎn)生剪切應(yīng)力作用，產(chǎn)生沿流動(dòng)方向的取向。

塑膠外殼中取向大分子鏈的解凍也象征著其中存在未釋放的可逆高彈性形變，所以取向應(yīng)力是大分子鏈從取向構(gòu)象力向無(wú)取向構(gòu)象轉(zhuǎn)變的內(nèi)力。塑膠外殼中的取向應(yīng)力可以通過(guò)熱處理來(lái)減小或排除。

塑膠外殼的取向內(nèi)應(yīng)力分布從產(chǎn)品表層到內(nèi)層越來(lái)越小，呈拋物線變化。

2、冷卻內(nèi)應(yīng)力

冷卻內(nèi)應(yīng)力是塑膠外殼在熔融加工過(guò)程中由于冷卻定型時(shí)收縮不均勻而產(chǎn)生的一種內(nèi)應(yīng)力。特別是對(duì)于厚壁的塑膠外殼，塑膠外殼的外層先冷卻固化收縮，其內(nèi)層仍可能是熱熔體，芯層會(huì)限制表層的收縮，造成芯層處于壓應(yīng)力狀況和表層處于拉應(yīng)力狀態(tài)。

塑膠外殼冷卻內(nèi)應(yīng)力的分布從塑膠外殼的表層到內(nèi)層越來(lái)越大，也呈拋物線變化。

另外，帶金屬嵌件的塑膠外殼，由于金屬和塑料的熱膨脹系數(shù)相差較大，容易形成收縮不均勻的內(nèi)應(yīng)力。

除了上述兩個(gè)重要的內(nèi)應(yīng)力，還有以下內(nèi)應(yīng)力：對(duì)于結(jié)晶塑膠外殼，當(dāng)塑膠外殼內(nèi)部各部分的結(jié)晶結(jié)構(gòu)和結(jié)晶度不同時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。此外，還有構(gòu)型內(nèi)應(yīng)力和脫模內(nèi)應(yīng)力，但內(nèi)應(yīng)力所占比例都很小。

影響塑膠外殼內(nèi)應(yīng)力的因素

1、分子鏈的剛性

分子鏈剛性越高，熔體粘度越高，聚合物分子鏈的流動(dòng)性越差。因此，對(duì)于產(chǎn)生的可逆高彈性形變恢復(fù)性較差，容易產(chǎn)生殘余內(nèi)應(yīng)力。比如一些分子鏈上帶有苯環(huán)的聚合物，如PC、PPO、PPS等，在它們相應(yīng)的塑膠外殼中具有更高的內(nèi)應(yīng)力。

2、分子鏈的極性

分子鏈的極性越大，分子間相互吸引的作用力越大，使得分子間的相互運(yùn)動(dòng)更加困難，減小恢復(fù)可逆彈性形變的程度，產(chǎn)生較大的殘余內(nèi)應(yīng)力。比如分子鏈中帶有羰基、酯基、眼基等極性基團(tuán)的某些種類(lèi)的塑料，在相應(yīng)的塑膠外殼中會(huì)有比較大的內(nèi)應(yīng)力。

3、取代基團(tuán)的位阻效應(yīng)

大分子側(cè)基取代基團(tuán)的體積越大，阻礙大分子鏈自由運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的殘余內(nèi)應(yīng)力越大。例如聚苯乙烯取代基團(tuán)的苯基的體積較大，所以聚苯乙烯塑膠外殼的內(nèi)應(yīng)力較大。