塑料動態(tài)注射成型技術(shù)是塑料加工成型新方法之一，它將物理場直接作用于塑料注射成型加工過程，其基本原理是在振動力場(主要是機(jī)械振動和超聲波振動)條件下，在塑料的主要剪切流動方向上疊加了一個附加的應(yīng)力，使得聚合物在組合應(yīng)力作用下完成物理與化學(xué)變化的加工過程。

    振動對聚合物成型制件的性能的影響主要是通過對聚合物的凝聚態(tài)轉(zhuǎn)變和結(jié)晶動力學(xué)過程起作用的周期性的振動力將有效地促進(jìn)分子的取向，并在熔體的固化階段控制晶粒的生長、形成和取向，從而最終獲得具有較高機(jī)械性能的制品。

    研究振動力場對注塑制品的性能的影響最早是在上個世紀(jì)八十年代初，英國Biunel大學(xué)的MBevis和P.S.Allan在注射成型過程中的保壓階段引入振動技術(shù)有效防止了制件中縮孔、疏松與表面沉陷的形成，并可以殘余應(yīng)力的大小和符號，在，它將機(jī)械振動場引入到注射成型的塑化、注射和保壓的全過程，具有能耗低、噪音小、可實(shí)現(xiàn)低溫、低壓注射等特點(diǎn)，是一種全新的先進(jìn)的塑料注射成型工藝。振動技術(shù)在注射成型加工中的應(yīng)用在注射成型中，施加振動的方式有機(jī)械振動、波振動和氣體振動。施加機(jī)械振動的情況研究的較充分，主要包括模具加振成型、螺桿加振注射成型、輔助加振注射成型、單點(diǎn)動態(tài)進(jìn)料保壓注射成型、多點(diǎn)動態(tài)進(jìn)料保壓注射成型、推-拉注射成型和全振動注射成型多種形式。

    振動保壓注射成型振動注射保壓成型工藝的核心是在注塑的保壓階段，將振動引入型腔。主要的具體實(shí)現(xiàn)方法有兩種。

    輔注射單元一是螺桿加振。它是在保壓階段使注射油缸的油壓產(chǎn)生脈動，從而使振動通過螺桿直接傳到塑料。試驗(yàn)表明，采用脈動保壓，不但可以有效地防止了縮孔、疏松等缺陷，試件的尺寸精度也大大提高。二是輔助裝置加振。輔助加振裝置(MPD)安裝于噴嘴與模具之間，其主要工藝過程與第一種相同，只是在保壓加振由一獨(dú)立的柱塞完成。其主要的優(yōu)點(diǎn)是摩擦損失遠(yuǎn)小于用螺桿直接加振，改善了振動效果;而且通過選擇MPD油缸，可以得到一般注射機(jī)所達(dá)不到的保壓壓力，可以滿足某些纖維強(qiáng)型的熱塑性塑料的保壓要求。振動保壓注射之所以能夠有效地消除厚大型塑料制件的縮孔、疏松等缺陷，在于它能夠延緩薄壁部件的冷卻時間，使厚壁部分能夠從澆口得到足夠的補(bǔ)充。

    動態(tài)注射成型的進(jìn)一步發(fā)展為了進(jìn)一步加強(qiáng)剪切程度，改善剪切效果，在振動保壓的基礎(chǔ)上研制出了多種新穎的振動注射工藝。

    一是Brunei大學(xué)研制的多點(diǎn)動態(tài)進(jìn)料保壓裝置。這種工藝對消除塑件的常見缺陷比較有效，而且較單點(diǎn)振動所需的壓力更低，對熔合線部位的X射線衍射可以發(fā)現(xiàn)，在平行于注射方向獲得纖維定向，從而大大地改善了熔合線部位的力學(xué)性能，在不加保壓峰值的情況下可以使3mm厚的PP玻纖強(qiáng)塑料的熔合線強(qiáng)度提高50%~85%申開智等采用該裝置的改進(jìn)形式研究了動態(tài)保壓注射模塑ABS的自強(qiáng)，寬角X―射線衍射研究表明，與傳統(tǒng)的注射模塑相比，動態(tài)保壓注射模塑ABS的分子鏈取向度有所提高，拉伸強(qiáng)度提高了17%15。二是推一拉"注射，它是由Kbckner公司發(fā)明的，據(jù)稱可以消除制件中的熔合線、縮孔、裂紋和疏松等缺陷，并且可以控制強(qiáng)纖維的取向。Anon用這種方法對玻纖強(qiáng)LCP進(jìn)行試驗(yàn)，拉伸強(qiáng)度達(dá)到37，700psi，彎曲模量達(dá)到主注射單元推一拉模塑裝置。動態(tài)注塑制品的結(jié)晶分析：結(jié)晶效應(yīng)聚合物按其聚集態(tài)結(jié)構(gòu)可以分為結(jié)晶型和非結(jié)晶型，結(jié)晶型的聚合物呈有規(guī)則的排列，而非結(jié)晶型的聚合物分子鏈卻呈不規(guī)則的無定型排列。評定聚合物結(jié)晶形態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)是晶體形狀、大小、等規(guī)度及結(jié)晶度，它們對注塑制品的物理一機(jī)械性能起重要的作用。

    聚合物結(jié)晶度對制品性能的影響密度、拉伸強(qiáng)度、熱性能都隨著結(jié)晶度的提高而加大，沖擊強(qiáng)度、剛度卻隨著結(jié)晶度的提高而下降。另外，結(jié)晶度的提高會加制品的致密性，從而使得制品表面的光潔度提高。結(jié)晶度的提高會使體積減小，收縮加大，結(jié)晶型的塑料比非結(jié)晶型的塑料更容易翹曲。

    不考慮振動的情況下影響結(jié)晶度的因素影響結(jié)晶度的因素主要有溫度、冷卻速度和熔體應(yīng)力。聚合物結(jié)晶是由晶體成核與生長決定的，由于結(jié)晶動力學(xué)導(dǎo)致的聚合物組織與結(jié)構(gòu)的變化將會強(qiáng)烈地影響到注塑件的性能。過冷液體的結(jié)晶速率是由晶核形成和由晶核生長成球晶的速率決定的。過冷度(T(。一Tm(P))是控制成核速率的條件。Clapeyron方程表明，Tm隨著壓力的大而線性大，這是壓力對結(jié)晶動力學(xué)影響的簡單解釋。而溫度是聚合物結(jié)晶過程中最敏感的因素。如果把模具溫度選擇在熔體最大結(jié)晶速度溫度(T，m)和Tg之間，對成型制品比較有利。熔體壓力的提高、剪切應(yīng)力的加強(qiáng)都會加速結(jié)晶過程，同時壓力的加大還會影響球晶的尺寸和形狀，對結(jié)晶聚合物而言，結(jié)晶和取向作用密切相關(guān)。根據(jù)聚合物取向可以提高結(jié)晶的道理，在注塑實(shí)踐中可以采用提高注射壓力和注射速率來降低熔體粘度的方法為結(jié)晶創(chuàng)造條件。

    考慮振動的情況下制品的結(jié)晶當(dāng)考慮振動時，必須區(qū)分低頻振動和超聲波振動。

    在熔體過冷溫度范圍內(nèi)，超聲波振動可以將在生長中的晶粒細(xì)化，這些細(xì)化的晶粒可以充當(dāng)成核點(diǎn)，可以進(jìn)高的沖擊強(qiáng)度、應(yīng)力開裂強(qiáng)度和透明度。

    對于低頻振動(振動頻率小于100Hz)而言，局部納米級的自由孔洞集成微腔，能夠產(chǎn)生高頻率的聲子(晶體點(diǎn)陣振動能的量子)，微腔能起到成核劑的作用，因?yàn)槲⑶皇且后w中的細(xì)小的孔洞，它開放于負(fù)壓區(qū)域。

    當(dāng)微腔塌陷時，能產(chǎn)生局部的高壓，根據(jù)Clapeyron方程，這種高壓可以改變?nèi)垠w溫度，溫度的改變反過來促進(jìn)均勻的成核與結(jié)晶。姜朝東等采用動態(tài)保壓成型技術(shù)實(shí)現(xiàn)了HDPE的雙向自強(qiáng)。通過SEM、DSC、X射線衍射方法對其微觀結(jié)構(gòu)作了初步分析，認(rèn)為其內(nèi)部含有少量伸直鏈與大量取向的片晶，試樣的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)屬于BashirZ所認(rèn)為的串晶結(jié)構(gòu)。在脊纖維晶的周圍的片狀附晶垂直于脊纖維晶生長，形成互鎖的拉鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。據(jù)稱，這種結(jié)構(gòu)可以使制品在縱橫兩向的開裂傾向減少。

    動態(tài)注塑制品的取向分析：取向效應(yīng)當(dāng)聚合物受到外部剪切作用時，就會產(chǎn)生取向。

    對無定型聚合物而言，卷曲鏈發(fā)生重整，沿著應(yīng)力方向取向。對結(jié)晶聚合物而言，取向較為復(fù)雜：除了非晶區(qū)的取向效應(yīng)外，晶?？梢灾厝∠蚧蛲耆卦趹?yīng)力的作用下可以發(fā)生定向結(jié)晶。然而，并非所有的聚合物都易于取向，這主要是由于在Tg以上同時會發(fā)生解取向，對某些聚合物而言，解取向起主導(dǎo)作用。

    熔體的充模是注射成型過程中決定成型制品性能的最關(guān)鍵階段，它的取向過程將直接影響到制品的表觀質(zhì)量和物理機(jī)械性能?？拷虒拥娜垠w流受剪切作用最強(qiáng)，取向程度最大;而在靠近中心層剪切作用最小，因此取向也最小。另外，中心層的溫度下降的慢，解取向的作用也強(qiáng)。

    取向?qū)χ破沸阅艿挠绊戨S著取向度的提高，材料的密度和強(qiáng)度都相應(yīng)地提高，而伸長率卻下降。