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結晶度
結晶度用來表示聚合物中結晶區域所佔的比例,聚合物結晶度變化的範圍很寬,一般從30%~80%。
測定方法有:
1.密度法:結晶度=(Va-V)/(Va-Vc)*100%
Va——完全無定形聚合物的比容;
Vc——完全結晶聚合物的比容;
V——試樣的比容(比容為密度的倒數);
2.熱分析法;
3.X射線檢測、核磁共振等。
一、什麼是結晶性塑料? 結晶性塑料有明顯的熔點,固體時分子呈規則排列。規則排列區域稱為晶區,無序排列區域稱為非晶區,晶區所佔的百分比稱為結晶度,通常結晶度在80%以上的聚合物稱為結晶性塑料。常見的結晶性塑料有:聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚甲醛POM、聚醯胺PA6、聚醯胺PA66、PET、PBT等。 二、結晶對塑料性能的影響
1)力學性能 結晶使塑料變脆(耐衝擊強度下降),韌性較差,延展性較差。
2) 光學性能 結晶使塑料不透明,因為晶區與非晶區的界面會發生光散射。減小球晶尺寸到一定程式度,不僅提高了塑料的強度(減小了晶間缺陷)而且提高了透明度,(當球晶尺寸小於光波長時不會產生散射)。
3)熱性能 結晶性塑料在溫度升高時不出現高彈態,溫度升高至熔融溫度TM 時,呈現粘流態。因此結晶性塑料的使用溫度從Tg (玻璃化溫度)提高到TM(熔融溫度)。
4)耐溶劑性,滲透性等得到提高,因為結晶分排列更加緊密。
三、影響結晶的因素有哪些?
1)高分子鏈結構,對稱性好、無支鏈或支鏈很少或側基體積小的、大分子間作用力大的高分子容易相互靠緊,容易發生結晶。
2)溫度,高分子從無序的卷團移動到正在生長的晶體的表面,模溫較高時提高了高分子的活動性從而加快了結晶。
3)壓力,在冷卻過程中如果有外力作用,也能促進聚合物的結晶,故生產中可調高射出壓力和保壓壓力來控制結晶性塑料的結晶度。
4)形核劑,由於低溫有利於快速形核,但卻減慢了晶粒的成長,因此為了消除這一矛盾,在成型材料中加入形核劑,這樣使得塑料能在高模溫下快速結晶。
四、結晶性塑料對注塑機和模具有什麼要求
1)結晶性塑料熔解時需要較多的能量來摧毀晶格,所以由固體轉化為熔融的熔體時需要輸入較多的熱量,所以注塑機的塑化能力要大,最大注射量也要相應提高。
2)結晶性塑料熔點範圍窄,為防止射咀溫度降低時膠料結晶堵塞射咀,射咀孔徑應適當加大,並加裝能單獨控制射咀溫度的發熱圈。
3)由於模具溫度對結晶度有重要影響,所以模具水路應儘可能多,保證成型時模具溫度均勻。
4)結晶性在結晶過程中發生較大的體積收縮,引起較大的成型收縮率,因此在模具設計中要認真考慮其成型收縮率
5)由於各向異性顯著,內應力大,在模具設計中要注意澆口的位置和大小,加強筋和位置與大小,否則容易發生翹曲變形,而後要靠成型工藝去改善是相當困難的。
6)結晶度與塑件壁厚有關,壁厚冷卻慢結晶度高,收縮大,易發生縮孔、氣孔,因此模具設計中要注意控制塑件壁厚的控制
五、結晶性塑料的成型工藝
1)冷卻時釋放出的熱量大,要充分冷卻,高模溫成型時注意冷卻時間的控制。
2)熔態與固態時的比重差大,成型收縮大,易發生縮孔、氣孔,要注意保壓壓力的設定
3)模溫低時,冷卻快,結晶度低,收縮小,透明度高。結晶度與塑件壁厚有關,塑件壁厚大時冷卻慢結晶度高,收縮大,物性好,所以結晶性塑料應按要求必須控制模溫。
4)各向異性顯著,內應力大,脫模后未結晶折分子有繼續結晶化的傾向,處於能量不平衡狀態,易發生變形、翹曲,應適當提高料溫和模具溫度,中等的注射壓力和注射速度。 在市場上, 塑料種類很多,但是做塑料的人一般只知道分為工程塑料和日用塑料兩類。實質上,塑料有結晶塑料和非結晶塑料之分。 結晶塑料:尼龍、丙烯、乙烯、聚甲醛等等; 非結晶塑料:聚碳、ABS、透苯、氯乙烯等等。 聚合物結晶的影響因素可以分兩部分:內部結構的規整性,以及外部的濃度、溶劑、溫度等。結構越規整,越容易結晶,反之則越不容易,成為無定型聚合物。結構因素是最主要的。 要提高聚合物的結晶取向,從結構來說,可以: 增加分子鏈的對稱性; 增加分子鏈的立體規整性; 增加重複單元的排列有序性,即無規共聚; 增加分子鏈內含的氫鍵; 降低分子鏈的支化度或交聯度; 從外部因素來看,可以在工廠實施的方法: 退火,緩慢降溫可以提高結晶度; 注意應力的影響。如橡膠和纖維,應力條件下就加速結晶。 溶劑的選擇。良溶劑中不易結晶。
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