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      正確理解-結晶塑料和非結晶塑料
      來源: | 作者:mclplastics | 發布時間: 2016-07-20 | 3119 次瀏覽 | 分享到:

      眾所周知,塑料的組成是由許多線狀、細長之高分子化合物組成的集合體。依分子成正規排列的程度,稱為結晶化程度(結晶度),而結晶化程度可用x線的反射來量測。

      a、結晶性塑料有明顯熔點(Tm),固體時分子呈規則排列,強度較強,拉力也較強。熔解時比容積變化大,固化后較易收縮,內應力不易釋放出來,成品不透明,成形中散熱慢,冷模生產之日后收縮較大,熱模生產之日后收縮較小。

      b、另有一種為非結晶性塑料,其無明顯熔點,固體時分子呈不規則排列,熔解時比容積變化不大,固化后不易收縮,成品透明性佳,料溫越高色澤越黃,成形中散熱快。

      可能會有朋友會問晶體啥樣子???怎么控制塑料結晶呢?

      先來看一下塑料結晶后球晶的圖像:

       二  如何控制塑料結晶?

      控制塑料結晶有兩方面含義:一方面是控制結晶度的大小,一方面為控制結晶質量,這兩方面都會對塑料性能產生很大影響。

      聚合物的結晶度愈高,熔融溫度和耐熱性也增高,彈性模量、硬度、拉伸、彎曲等強度皆提高,韌性下降。

      以PP(聚丙烯)為例,在同一結晶度下,如果其制品中含有粗大的球晶,其制品透光性差,外觀缺乏美感;球晶之間有明顯的界面,在界面處易產生應力集中,則其韌性不好,而對剛性及硬度有利;微晶的數目增多,球晶數目減少,晶體尺寸變細,從而改善其物理性能,改善光澤和增加透明度



      如果含有β晶型的小球晶,則韌性好,改善沖擊強度、屈服強度。而拉伸形成的串晶,從而可以改善其制品韌性,并大幅度提高拉伸強度、光澤度、硬度、阻隔能力等性能。


       三  控制結晶的方法

      常用幾種可控制結晶的方法有以下幾種:

      1.溫度控制法

      a、熔融溫度熔融溫度越低,越有利于均相成核的晶核形成,增加晶體生長點,即可以提高結晶度,又可以使晶體尺寸減小。所以在具體加工過程中在保證塑化成型前提下,熔融溫度稍低一點,對結晶有利。


      b、冷卻溫度冷卻溫度對結晶度及結晶質量影響最大,是控制結晶的最有效方緩慢冷卻,可使塑料在結晶區內停留時間加長,從而使結晶度升高,但緩慢冷卻卻容易產生粗大的球晶,對韌性不利而對剛性及硬度有利。

      快速冷卻,一方面使塑料迅速經過結晶區域,從而降低結晶度;另一方而由于晶體生長時間短,也使結晶尺寸變細,有利于透明性及韌性的改善。

      在實際應用中,采取緩冷還是快冷,視產品性能需要而定。如果要求產品的透明度高,則需快速冷卻;如果要求產品剛性及硬度高,則需緩慢冷卻。


      2.成核劑控制法

      成核劑的加入主要是促進異相成核,增加晶體生長點,使結晶度提高,并使晶體顆粒變細、從而改善沖擊強度、屈服強度及光澤等?;貜汀俺珊藙辈榭锤喑珊藙?/span>

      成核劑有無機類、有機類及高分子三類:


      a、無機成核劑無機成核劑以滑石粉為主,同時包括:CaCO3、云母、無機顏料等。這類成核劑對塑料透明性有影響,因而應限制其在透明制品中的用量。



      b、有機成核劑有機成核劑主要有:鈉、鎂、鋁、鈦等金屬芳香羧酸鹽,有機磷酸鹽、山梨酵糖類等。

      c、有機高分子成核劑有機高分子成核劑為一些高熔點的聚合物,如乙烯基環烷烴可只于PP等。


      值得注意的是,近來發現,成核劑不僅可以使晶體尺寸變細,還可以決定具體的晶型種類。以PP為例,在其制品成型過程中加入的β型成核劑,可以促進口品列的生成,最高可使β晶型含量達到85%"95%。常用的β型成核劑有:喹叮啶酮染料、水久紅E3B、DACP(有機羧酸鹽與金屬鹽復合成核劑)等。


      3.拉伸控制法

      對已經結晶的塑料薄膜及片材類制品進行拉伸,可以使晶體破碎而形成尺寸細小的晶體,并沿拉伸方向形成串晶,從而可以改善其制品韌性,并大幅度提高拉伸強度、光澤度、硬度、阻隔能力等性能。拉伸方法即可以改變塑料結晶質量,也可以提高其結晶度。


      4.熱處理控制法

      熱處理一方面可進一步促進結晶而增大結晶度;另一方面可完善結晶質量,使匆忙結晶而留下的結晶缺陷得到充分的修補。

      熱處理還可使結晶內的不同品型發生互相轉化。如對含有β晶型的PP制品,在熔點以上進行熱處理會全部熔解,再結晶時,將轉化為α晶型,而擬六方晶型在70C以上熱處理即可以轉變成α晶型。


      以PA6為例,(回復“尼龍”來學習尼龍的產業鏈)對其制品進行熱處理后,其各種性能變化如下:

      a、拉伸強度在熱處理溫度為120"180℃及保溫時間為10"120min時,拉伸強度隨處理溫度的提高及保溫時間的延長而提高,最大變化幅度可達到10%左右。


      b、沖擊強度在保溫時間4h、處理溫度從120℃提高到140℃時,沖擊強度下降近60%。但溫度超過140℃后,下降則平穩。在溫度為180時,保溫時間從10min延長到30min時,沖擊強度也下降60%。保溫時間超過30min后,下降則平緩。


      c、硬度在一定范圍內,隨熱處理溫度升高及保壓時間延長,硬度有所緩慢提高,提高幅度最高可達10%左右。


      d、、結晶度熱處理可以促進二次結晶,因而可提高結晶度。在保溫4h前提下隨熱處理溫度升高,結晶度不斷升高;開始稍快一些,超過140℃后,稍緩一些。在熱處理溫度為180℃前提下,隨保溫時間延長,開始結晶度不變;但保溫時超過120min后,結晶度迅速增大。


      附:結晶塑料和非結晶塑料的物性差別和常見塑料的結晶性能


      表1:結晶性塑料與非結晶性塑料性能差異

      物性

      結晶性

      非結晶性

      比重

      較高

      較低

      拉伸強度

      較高

      較低

      拉伸模數

      較高

      較低

      延展性或伸長率

      較低

      較高

      耐沖擊性

      較低

      較高

      最高使用溫度

      較高

      較低

      收縮率及翹曲

      較高

      較低

      流動性(MI)

      較高

      較低

      耐化學性

      較高

      較低

      耐磨耗性

      較高

      較低

      抗潛變性(Creep)

      較高

      較低

      硬度

      較高

      較低

      透明性

      較低

      較高

      加玻纖補強效果

      較高

      較低

      尺寸安定性

      較差

      較佳

      著色性

      較難

      較易

      耐熱性

      較高

      較低

      折動性

      較佳

      較差


      表2:常見塑料的結晶性


      結晶性塑料

      非結晶性塑料

       

      常用塑料

      聚乙烯(Polyethylene,   PE)

      聚氯乙烯(Polyvinyl   Chloride, PVC)

      聚丙烯(Polypropylene,  PP)

      丙烯睛-丁二烯-苯乙烯共聚合物 (Acrylonitrile-Butadene-Styrene,  ABS)


      壓克力(Acrylic Resin,   PMMA)

       

       

      常用工程塑料

      尼龍(Polyamide, PA-6, PA-66, PA-46, PA-11,   PA-12)

       

       

       

       

      聚碳酸酯(Polycarbonate,  PC)

      聚對苯二甲酸乙酯(Polyethylenephthalate,   PET)

      聚對苯二甲酸丁酯(Polybutylenephthalate,  PBT)

      聚縮醛(Polyacetal,   Polyoxy Methylene, POM)

       

      特殊工程塑料

      聚苯硫醚(Polyphenylene  Sulfide, PPS)

      聚醚(Polyphenylene Sulfide, PES)

      液晶(Liquid Crystal  Polymer, LCP)

      聚諷(Polysulfone,  PSF)

      聚二醚酮(Polyether Ether  Ketone, PEEK)

      聚芳香酯(Polyarylate,  U-Polymer, PAR)

      氟碳樹脂(Polytetrafluorcethylene,   PTFE)

      聚醚醯亞胺(Polyetherimide,   PEI)

      聚氧苯甲酯(Polyoxybenzylene,  POB)

      聚醯胺醯亞胺(Polyamideimide,  PAI


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