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模具技術

塑料成型過程中的結晶

發布日期:2014-06-16 16:25:27

    在聚合物成型過程中,不僅經曆加熱和冷卻過程,而且受到剪切應力、拉伸應力等作用。料制品也随着發生一系列的物理和化學變化。這些變化主要包括結晶、取向、降解和交聯它們對的質量和性能有着決定性的影響。以下各節格分别加以讨論。

    塑料成型過程中熔體受到剪切應力或拉伸應力作用,産生流動、取向等,所以在成型過程中聚合物的結晶是動态結晶。同時,不僅制品中同一區域的熔體溫度随時間延長而降低,而且同一時間不同區域的制品所處的溫度也不同,因此成型中聚合物結晶還是非等溫過程。結晶聚合物的形态結構不僅與聚合物本身的分子結構有關,還與其結晶形成的曆史密切相關。

    (1)應力、應變作用的影響

    塑料在擠出、注射、壓延、模壓和薄膜拉伸等成型過程中,受到高流體靜壓力的作用而使聚合物的結晶作用加快。在拉伸和剪切應力作用下,大分子沿應力或應變的方向伸宣并有序排列,有利于誘發晶核形成和晶體的生長,使結晶速率增加本文來自環球塑化網pvc123.com,片晶厚度增加。例如,在500MPa的壓力下,聚合物可能生成完全伸直鍊晶體。

    聚合物熔體的結晶度随着應力的增加而增大,并且壓力能使熔體結晶溫度升高。

    (2)冷卻速度的影響

    溫度對聚合物結晶有着顯著的影響。在Tm—Tg的範圍内,結晶溫度稍有變化,即使變化1℃,也可使結晶速度相差幾倍到幾十倍。因此,在成型過程中溫度從Tm降低到Tg以下時的冷卻速度,決定着制品是否能形成結晶以及結晶的速度、結晶度、晶體的形态和尺寸等。

    冷卻速度慢,聚合物的結晶過程從均相成核作用開始,在制品中容易形成大的球晶。而大的球品結構使制品發脆,力學性能下降。冷卻程度不夠容易使制品扭曲變形。

    如果冷卻速度過快,聚合物熔體的過冷程度大,驟冷使聚合物來不及結晶而成為過冷液體的非品結構,以緻制品體積松散。在厚制品的内部由于冷卻溫度稍慢仍可形成微晶結構,使得制品内外結晶程度不均勻,制品會産生内應力。同時,由于制品中的微品和過冷液體結構不穩定,成型後的繼續結晶會改變制品的形狀尺寸和力學性能。

    在成型中常采用中等的冷卻速度,控制冷卻溫度在最大結晶溫度和rl之間。塑料制品表面層能在較快的時間内冷卻成為硬殼。冷卻過程中接近表層的區域先結晶,内層因在較長的時間内處于Tg以上的溫度範圍,有利于晶體的生長。因此,制品的晶體結晶完整,結構穩定,外觀尺寸穩定性好。

    (3)退火

    退火(熱處理)的方法能夠使結晶聚合物的結晶趨于完善(結晶度增加),将不穩定結晶結構轉變為穩定的結晶結構,微小的晶粒轉變為較大的品粒等。退火可明顯使晶片厚度增加,熔點提高,但在某些性能提高的同時又可能導緻制品“凹陷”或形成空洞及變脆。此外,退火也有利于大分子的解取向和消除注射成型等過程中制品的凍結應力。

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