塑料內(nèi)應力是指在塑料熔融加工過程中由于受到大分子鏈的取向和冷卻收縮等因素而產(chǎn)生的一種內(nèi)在應力。
內(nèi)應力的本質(zhì)為大分子鏈在熔融加工過程中形成的不平衡構(gòu)象，這種不平衡構(gòu)象在冷卻固化時不能立刻恢復到與環(huán)境條件相適應的平衡構(gòu)象，這種不均衡構(gòu)象的實質(zhì)為一種可逆的高彈形變，而凍結(jié)的高彈形變平時以位能情勢儲存在塑料制品中，在合適的條件下，這種被迫的不穩(wěn)定的構(gòu)象將向自在的穩(wěn)固的構(gòu)象轉(zhuǎn)化，位能改變?yōu)閯幽芏_釋。當大分子鏈間的作用力和相互纏結(jié)力蒙受不住這種動能時，內(nèi)應力平衡即受到破壞，塑料制品就會產(chǎn)生應力開裂及翹曲變形等現(xiàn)象。
塑料內(nèi)應力產(chǎn)生的起因
1、取向內(nèi)應力
取向內(nèi)應力是塑料熔體在流動充模和保壓補料過程中，大分子鏈沿流動方向排列定向構(gòu)象被凍結(jié)而產(chǎn)生的一種內(nèi)應力。取向應力產(chǎn)生的詳細過程為：近流道壁的熔體因冷卻速度快而造成外層熔體粘度增高，從一而使熔體在型腔核心層流速遠高于表層流速，導致熔體內(nèi)部層與層之間受到剪切應力作用，產(chǎn)生沿流動方向的取向。取向的大分子鏈解凍在塑料制品內(nèi)也就象征著其中存在未松弛的可逆高彈形變，所以說取向應力就是大分子鏈從取向構(gòu)象力求過渡到無取向構(gòu)象的內(nèi)力。用熱處理的方式，可降低或排除塑料制品內(nèi)的取向應力。
塑料制品的取向內(nèi)應力分布為從制品的表層到內(nèi)層越來越小，并呈拋物線變化。
2、冷卻內(nèi)應力
冷卻內(nèi)應力是塑料制品在熔融加工過程中因冷卻定型時收縮不均勻而產(chǎn)生的一種內(nèi)應力。尤其是對厚壁塑料制品，塑料制品的外層首先冷卻凝固收縮，其內(nèi)層可能仍是熱熔體，這徉芯層就會限度表層的收縮，導致芯層處于壓應力狀況，而表層處于拉應力狀態(tài)。
塑料制品冷卻內(nèi)應力的分布為從制品的表層到內(nèi)層越來越大，并也呈拋物線變更.。
另外，帶金屬嵌件的塑料制品，因為金屬與塑料的熱脹系數(shù)相差較大，容易形成收縮不一平勻的內(nèi)應力。
除上述兩種重要內(nèi)應力外，還有以下多少種內(nèi)應力：對結(jié)晶塑料制品而言，其制品內(nèi)部各部位的結(jié)晶構(gòu)造跟結(jié)晶度不同也會發(fā)生內(nèi)應力。另外還有構(gòu)型內(nèi)應.力及脫模內(nèi)應力等，只是其內(nèi)應力聽占比重都很小。
影響塑料內(nèi)應力產(chǎn)生的因素
1、分子鏈的剛性
分子鏈剛性越大，熔體粘度越高，聚合物分子鏈運動性差，因而對于產(chǎn)生的可逆高彈形變恢復性差，易產(chǎn)生殘余內(nèi)應力口例如，一些分子鏈中含有苯環(huán)的聚合物，如PC、PPO、PPS等，其相應制品的內(nèi)應力偏大。
2、分子鏈的極性
一分子鏈的極性越大，分子間相互吸引的作用力越大，從而使分子間互相挪動艱苦增大，恢復可逆彈性形變的程度減小，導致殘余內(nèi)應力大。例如，一些分子鏈中含有羰基、酯基、睛基等極性基團的塑料種類，其相應制品的內(nèi)應力較大。
3、代替基團的位阻效應
大分子側(cè)基取代基團的體積越大，則妨害大分子鏈自由活動導致殘余內(nèi)應力加大。例如，聚苯乙烯取代基團的苯基體積較大，因而聚苯乙烯制品的內(nèi)應力較大。 幾種常見聚合物的內(nèi)應力大小次序如下：PPO>PSF>PC>ABS>PA6>PP>HDPE
