塑料內應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)生的一種內應力。

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

當大分子鏈之間的作用力和相互纏結力無(wú)法承受這種動(dòng)能時(shí)，內應力平衡就會(huì )被破壞，塑膠外殼就會(huì )產(chǎn)生應力開(kāi)裂和翹曲變形等現象。

塑膠外殼內應力產(chǎn)生的原因

1、取向內應力

取向內應力是塑料熔體流動(dòng)充模和保壓補料過(guò)程中，大分子鏈沿流動(dòng)方向的排列和取向構象被凍結而產(chǎn)生的內應力。

取向應力的詳細過(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高于表層的流速，造成熔體內層與層之間產(chǎn)生剪切應力作用，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(zhù)其中存在未釋放的可逆高彈性形變，所以取向應力是大分子鏈從取向構象力向無(wú)取向構象轉變的內力。塑膠外殼中的取向應力可以通過(guò)熱處理來(lái)減小或排除。

塑膠外殼的取向內應力分布從產(chǎn)品表層到內層越來(lái)越小，呈拋物線(xiàn)變化。

2、冷卻內應力

冷卻內應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)生的一種內應力。特別是對于厚壁的塑膠外殼，塑膠外殼的外層先冷卻固化收縮，其內層仍可能是熱熔體，芯層會(huì )限制表層的收縮，造成芯層處于壓應力狀況和表層處于拉應力狀態(tài)。

塑膠外殼冷卻內應力的分布從塑膠外殼的表層到內層越來(lái)越大，也呈拋物線(xiàn)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相差較大，容易形成收縮不均勻的內應力。

除了上述兩個(gè)重要的內應力，還有以下內應力：對于結晶塑膠外殼，當塑膠外殼內部各部分的結晶結構和結晶度不同時(shí)，就會(huì )產(chǎn)生內應力。此外，還有構型內應力和脫模內應力，但內應力所占比例都很小。

影響塑膠外殼內應力的因素

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，對于產(chǎn)生的可逆高彈性形變恢復性較差，容易產(chǎn)生殘余內應力。比如一些分子鏈上帶有苯環(huán)的聚合物，如PC、PPO、PPS等，在它們相應的塑膠外殼中具有更高的內應力。

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動(dòng)更加困難，減小恢復可逆彈性形變的程度，產(chǎn)生較大的殘余內應力。比如分子鏈中帶有羰基、酯基、眼基等極性基團的某些種類(lèi)的塑料，在相應的塑膠外殼中會(huì )有比較大的內應力。

3、取代基團的位阻效應

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