內應力對塑料制品內部質量的影響

　?。?）內應力產生
　　
　　在注塑制品中，各局部應力狀態(tài)是不同的，制品變形程度將決定于應力分布。如果制品在冷卻時，存在溫度梯度，則這類應力會發(fā)展，所以這類力稱為“成型應力”。
　　
　　注塑制品的內應力包括兩種：一種是注塑制品成型應力，另一種是溫度應力。當熔體進入溫度較低的模具時，靠進模腔壁的熔體迅速地冷卻而固化，于是分子鏈段被“凍結”。由于凝固的聚合物層，導熱性很差，在制品厚度方向上將產生較大的溫度梯度，而制品心部卻凝固得相當緩慢，以致于當澆口封閉時，熔體單元還未凝固，如果注塑機又停止對冷卻收收縮進行補料時，由于制品內部收縮作用與硬皮層作用方向是相反的，則心部會處于靜態(tài)拉伸而表層則處于靜態(tài)壓縮。
　　
　　在熔體充模流動時，除了有體積收縮效應引起的應力外，還有因流道，澆口出口的膨脹效應而引起的應力；前一種效應引起的應力與熔體流動方向有關，后者由于出口膨脹效應將引起垂直于流動方向的應力作用。
　　
　　對于半結晶型聚合物還要注意另外一種效應，即當超過玻璃化溫度時，結晶單元之間所保留的一些非結晶相的分子鏈段將開始活動，但卻被結晶相所限位，阻止拉伸鏈的返回，于是形成內應力。對結晶型聚合物，還有一種形變-誘導應力；當給結晶型高聚物熔體施加的應力超過彈性形變極*，晶格將沿滑動面流動，產生塑性形變的位移，而取代了一部分彈性變形。在總形變不變的應力松弛條件下，應力逐漸下降到不等于零的某一zui低值，這個保留值就是“形變-誘導”。對于這種情況的解釋還可設想結晶型聚合物有一種結晶模型，結晶過程中形成堆積式位移，使晶格在滑動面上進一步堆積發(fā)生困難，于是產生了反應力，其大小等于保持晶格位移結構所需的應力，而且這種晶格位移結構是在沒有應力的非平衡狀態(tài)下形成的。這就是對“形變-誘導內應力”位移機理的解釋，但它不適用非結晶聚合物。
　　
　　（2）內應力與制品質量的關系
　　
　　制品中內應力的存在會嚴重影響制品的力學性質和使用性能；由于制品內應力的存在和分布不均，制品在使用過程中發(fā)生裂紋，在玻璃化溫度以下使用使用時，常發(fā)生不規(guī)則的變形或翹曲，還會引起制品表面“泛白”、渾濁、光學性能變壞。
　　
　　內應力降低制品對光、熱以及腐蝕介質的抵抗能力，在環(huán)境作用下，發(fā)生應力開裂或出現(xiàn)“龜裂”，因此，減小或均化制品的內應力具有重要意義。但內應力也有可利用的一面，例如可以利用取向內應力產生各向異性的力學特點，使在受力方向上產生較高的強度，在應用中有選擇地使用制品，例如生產拉伸薄膜和編織帶等。但對注塑制品希望內應力小而均勻分布。
　　
　　降低澆口處溫度，增加緩冷時間，有利于改善制品中應力不均的狀況，使機械性能均一。對結晶型聚合物，拉伸強度都表現(xiàn)出各向異性的特點。
　　
　　熔體溫度的提高，不論對結晶型還是非結晶型聚合物都會導致拉伸強度的降低，但二者機理卻不一樣：前者是由于結晶度降低而影響的；后者是通過取向作用而影響。