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影響結(jié)晶度的因素

來源：塑膠五金網(wǎng)發(fā)布時(shí)間：2013-09-06 15:15:52點(diǎn)擊率：

　　1.溫度及冷卻速度

　　結(jié)晶有一個(gè)熱歷程，必然與溫度有關(guān)，當(dāng)聚合物熔體溫度高于熔融溫度時(shí)，大分子鏈的熱運(yùn)動(dòng)顯著增加，當(dāng)大于分子的內(nèi)聚力時(shí)，分子就難以形成有序排列而不易結(jié)晶;當(dāng)溫度過低時(shí)，分子鏈段動(dòng)能很低，甚至處于凍結(jié)狀態(tài)，也不易結(jié)晶。所以結(jié)晶的溫度范圍是在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和熔融溫度之間。在高溫區(qū)(接近熔融溫度)，晶核不穩(wěn)定，單位時(shí)間成核數(shù)量少，而在低溫區(qū)(接近玻璃化轉(zhuǎn)變溫度)自由能低，結(jié)晶時(shí)間長，結(jié)晶速度慢，不能為成核創(chuàng)造條件。這樣在熔融溫度和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度之間存在一個(gè) 的結(jié)晶速度和相應(yīng)的結(jié)晶溫度。

　　溫度是聚合物結(jié)晶過程 敏感性因素，溫度相差1℃，則結(jié)晶速度可能相差很多倍。聚合物從熔點(diǎn)溫度以上降到玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以下，這一過程的速度稱冷卻速度，它是決定晶核存在或生長的條件。注塑時(shí)，冷卻速度決定于熔體溫度和模具溫度之差，稱過冷度。根據(jù)過冷度可分以下三區(qū)。

　　(1)等溫冷卻區(qū)。當(dāng)模具溫度接近于 大結(jié)晶速度溫度時(shí)，這時(shí)過冷度小，冷卻速度慢，結(jié)晶幾乎在靜態(tài)等溫條件下進(jìn)行，這時(shí)分子鏈自由能大，晶核不易生成，結(jié)晶緩慢，冷卻周期加長，形成較大的球晶。

　　(2)快速冷卻區(qū)。當(dāng)模具溫度低于結(jié)晶溫度時(shí)，過冷度增大，冷卻速度很快，結(jié)晶在非等溫條件下進(jìn)行，大分子鏈段來不及折疊形成芯片，這時(shí)高分子松弛過程滯后于溫度變化的速度，于是分子鏈在驟冷下形成體積松散的來不及結(jié)晶的無定型區(qū)。例如：當(dāng)模具型腔表面溫度過低時(shí)，制品表層就會(huì)出現(xiàn)這種情況，而在制品心部，由于溫度梯度的關(guān)系，過冷度小，冷卻速度慢，就形成了具有微晶結(jié)構(gòu)的結(jié)晶區(qū)。

　　(3)中速冷卻區(qū)。如果把冷卻模溫控制在熔體 大結(jié)晶速度溫度與玻璃化轉(zhuǎn)變溫度之間，這時(shí)接近表層的區(qū)域 早生成結(jié)晶，由于模具溫度較高，有利于制品內(nèi)部晶核生成和球晶長大。結(jié)晶得也比較完整。在這一溫度區(qū)來選擇模溫對(duì)成型制品是有利的，因?yàn)檫@時(shí)結(jié)晶速率常數(shù)大，模溫較低，制品易脫模，且注塑周期短。例如：PETP，建議模溫控制在30℃～80℃。這有助于結(jié)晶能力提高。在注塑中模溫的選擇應(yīng)能使結(jié)晶度盡可能達(dá)到 接近于平衡位置，過低過高都會(huì)使制品結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，在后期會(huì)發(fā)生結(jié)晶過程在溫度升高時(shí)而發(fā)生變化，引起制品結(jié)構(gòu)的變化。

　　2.熔體應(yīng)力作用

　　熔體壓力的提高、剪切作用的加強(qiáng)都會(huì)加速結(jié)晶過程。這是由于應(yīng)力作用會(huì)使鏈段沿受力方向而取向，形成有序區(qū)，容易誘導(dǎo)出許多晶胚，使晶核數(shù)量增加，生成結(jié)晶時(shí)間縮短，加速了結(jié)晶作用。

　　壓力加大還會(huì)影響球晶的尺寸和形狀，低壓下容易生成大而完整的球晶，高壓下容易生成小而不規(guī)則的球晶。球晶大小和形狀除與大小有關(guān)還與力的形式有關(guān)。.在均勻剪切作用下易生成均勻的微晶結(jié)構(gòu)，在直接的壓力作用下易生成直徑小而不均勻的球晶。螺桿式注塑機(jī)加工時(shí)，由于熔體受到很大的剪切力作用，大球晶被粉碎成微細(xì)的晶核，形成均勻微晶。而塞式注塑機(jī)則相反。球晶的生成和發(fā)展與注塑工藝及設(shè)備條件有關(guān)，用溫度和剪切速率都能控制結(jié)晶能力。

　　在高剪切速率下得到的聚丙烯制品冷卻后具有高結(jié)晶度的結(jié)構(gòu)，而且聚丙烯受剪切作用生成球晶的時(shí)間比無剪切作用在靜態(tài)熔體中生成球晶的時(shí)間要減少1/2。

　　對(duì)結(jié)晶型聚合物來說，結(jié)晶和取向作用密切相關(guān)，因此結(jié)晶和剪切應(yīng)力也就發(fā)生聯(lián)系。剪切作用將通過取向和結(jié)晶兩方面的途徑來影響熔體的黏度，從而也就影響了熔體在噴嘴、流道、澆口、型腔中的流動(dòng)。根據(jù)聚合物取向作用可提前結(jié)晶的道理，在注塑中提高注射壓力和注射速率而降低熔體黏度的辦法為結(jié)晶創(chuàng)造條件。當(dāng)然，應(yīng)以熔體不發(fā)生破裂為限。

　　在注塑模具中發(fā)生結(jié)晶過程的重要特點(diǎn)是它的非等溫性。熔體進(jìn)入模具時(shí)，接近表面層先成小球晶，而內(nèi)層生成大的球晶;澆口附近溫度高，受熱時(shí)間長結(jié)晶度高，而遠(yuǎn)離澆口處因冷卻快，結(jié)晶度低，所以造成制品性能上的不均勻性。

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