塑料成型过程中如何结晶形成
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本文摘自再生资源回收-变宝网()关于塑料结晶性、收缩率和流动性的解析一、结晶性1、热塑性塑料按其冷凝时无出现结晶现象可划分为结晶型塑料与非结晶型(又称无定形)塑料两大类。
所谓结晶现象即为塑料由熔融状态到冷凝时,分子由独立移动,完全处于无次序状态,变成分子停止自由运动,按略微固定的位置,并有一个使分子排列成为正规模型的倾向的一种现象。
2、作为判别这两类塑料的外观标准可视塑料的厚壁塑件的透明性而定,一般结晶性料为不透明或半透明(如POM等),无定形料为透明(如PMMA等)。
但也有例外情况,如聚四甲基戍烯为结晶型塑料却有高透明性,ABS为无定形但却并不透明。
3、在模具设计及选择注塑机时应注意对结晶型塑料时,料温上升到成型温度所需的热量多,要用塑化能力大的设备。
二、收缩率影响热塑性塑料成型收缩的因素如下:1、塑料品种热塑性塑料成型过程中由于还存在结晶化形起的体积变化,内应力强,冻结在塑件内的残余应力大,分子取向性强等因素,因此与热固性塑料相比则收缩率较大,收缩率范围宽、方向性明显,另外成型后的收缩、退火或调湿处理后的收缩率一般也都比热固性塑料大。
2、塑件特性成型时熔融料与型腔表面接触外层立即冷却形成低密度的固态外壳。
由于塑料的导热性差,使塑件内层缓慢冷却而形成收缩大的高密度固态层。
所以壁厚、冷却慢、高密度层厚的则收缩大。
另外,有无嵌件及嵌件布局、数量都直接影响料流方向,密度分布及收缩阻力大小等,所以塑件的特性对收缩大小、方向性影响较大。
3、进料口形式、尺寸、分布这些因素直接影响料流方向、密度分布、保压补缩作用及成型时间。
直接进料口、进料口截面大(尤其截面较厚的)则收缩小但方向性大,进料口宽及长度短的则方向性小。
距进料口近的或与料流方向平行的则收缩大。
4、成型条件模具温度高,熔融料冷却慢、密度高、收缩大,尤其对结晶料则因结晶度高,体积变化大,故收缩更大。
模温分布与塑件内外冷却及密度均匀性也有关,直接影响到各部分收缩量大小及方向性。
塑料原材料基础—塑料的三个形态大家好,今天继续讲一下塑料的基础,上次我们说到了塑料的结晶与非结晶,今天我们讲一下塑料的三个形态:玻璃态、高弹态、粘流态。
高聚物在不同温度下会呈现三种不同的物理状态:玻璃态、高弹态、黏流态。
不同的状态具有不同的力学性能,这对高分子材料的成型加工和使用范围都有很大影响。
(1)玻璃态Tg是高聚物的重要特征温度,叫玻璃化温度。
它不是一个固定的温度值,而是随测试方法和条件不同而变化的。
当温度低于Tg时,高聚物是刚硬的,处于玻璃态,是坚硬的固体。
此时,由于分子运动能量低,链段运动被冻结,只能使主链内的键长和键角有微小的改变。
在宏观上表现为聚合物在受力方向上有很小的弹性变形,由于弹性模量高,形变值小,所以处于玻璃态的聚合物只能进行一些车、铣、削、刨等机械加工。
这一聚集态也是聚合物的使用态。
材料使用的下限温度称为脆化温度,低于脆化温度时,材料受力容易发生断裂破坏。
(2)高弹态在玻璃化温度Tg和勃流温度Tf之间,聚合物处于高弹态,也叫橡胶态。
处于高弹态的高聚物有以下重要特性:①可回复的弹性变形量高达100%~1000%,但变形的恢复不是瞬时完成的。
而金属材料的普弹形变不超过1%。
②弹性模量比普通弹性材料小三个数量级,一般只有lOkgf/cm²的数量级,且随绝对温度升高而升高。
③在快速拉伸时(绝热过程),高聚物温度上升,而金属材料温度下降。
如果把橡胶薄片拉长,把它贴在嘴唇或面颊上,就会感到橡皮在伸长时发热,回缩时吸热。
④形变与时间有关,橡胶受到外力(应力恒定)压缩或拉伸时,形变总是随时间而发展,最后达到最大形变,这种现象叫蠕变。
原因:由于橡胶是长链分子,整个分子的运动都要克服分子间的作用力和内摩擦力,高弹形变就是靠分子链段运动来实现的。
整个分子链从一种平衡状态过渡到与外力相适应的平衡状态,可能需要几分钟、几小时甚至几年。
也就是说,在一般情况下形变总是落后于外力,所以橡胶形变需要时间。
塑料结晶温度-概述说明以及解释1.引言1.1 概述塑料结晶温度是指塑料在一定条件下,通过热处理或冷却过程使分子有序排列而发生结晶的温度。
塑料材料的结晶过程是其在加热时分子链的有序排列,使其形成规则的结晶区域,并最终达到熔融状态。
塑料结晶温度的研究对于理解塑料材料的热处理过程、改善塑料制品的性能,以及指导塑料制品的加工工艺具有重要意义。
塑料的结晶温度受多种因素的影响,包括塑料分子的化学结构、分子链的长短和支化程度、分子间力的作用等。
对于不同的塑料材料,其结晶温度可能会有较大的差异。
因此,准确测定塑料的结晶温度对于研究和开发新型塑料材料以及优化塑料制品的性能至关重要。
目前,有许多方法被用于测定塑料的结晶温度,包括差示扫描量热法(DSC)、热机械分析法(TMA)、X射线衍射法等。
这些方法可以通过测量塑料材料的热性能、结构变化和晶体形态来确定其结晶温度。
同时,结晶温度的测定也可以借助计算机模拟和数值模型来预测和优化。
塑料结晶温度的应用领域广泛。
在塑料制品的加工工艺中,了解塑料的结晶温度有助于选择合适的加工温度和冷却条件,从而提高塑料制品的成品率和质量。
此外,塑料结晶温度还在塑料改性、塑料复合材料和塑料可降解材料等领域发挥着重要作用。
随着对塑料结晶温度研究的深入,我们可以预期在未来的研究中,人们将探索更多的塑料结晶温度测定方法、深入理解塑料结晶的机理以及发展更具性能优越的塑料材料。
1.2文章结构文章1.2 文章结构:本文将按照以下结构进行叙述:第一部分是引言部分,主要对本文的研究领域进行概述,介绍塑料结晶温度的背景和重要性。
同时,还将呈现文章的整体结构安排和目的,为读者提供一个清晰的导引。
第二部分是正文部分,将详细讨论塑料结晶温度的定义、影响因素、测定方法和应用领域。
在2.1节,将解释塑料结晶温度的定义,并探讨其在塑料工业中的重要性。
在2.2节,将分析影响塑料结晶温度的因素,包括塑料的分子结构、热处理条件等。
本文摘自再生资源回收-变宝网()塑料成型过程中如何结晶形成
在聚合物成型过程中,不仅经历加热和冷却过程,而且受到剪切应力、拉伸应力等作用。
料制品也随着发生一系列的物理和化学变化。
这些变化主要包括结晶、取向、降解和交联它们对塑料制品的质量和性能有着决定性的影响。
以下各节格分别加以讨论。
塑料成型过程中熔体受到剪切应力或拉伸应力作用,产生流动、取向等,所以在成型过程中聚合物的结晶是动态结晶。
同时,不仅制品中同一区域的熔体温度随时间延长而降低,而且同一时间不同区域的制品所处的温度也不同,因此成型中聚合物结晶还是非等温过程。
结晶聚合物的形态结构不仅与聚合物本身的分子结构有关,还与其结晶形成的历史密切相关。
1、冷却速度的影响
温度对聚合物结晶有着显著的影响。
在Tm—Tg的范围内,结晶温度稍有变化,即使变化1℃,也可使结晶速度相差几倍到几十倍。
因此,在塑料成型过程中温度从Tm
降低到Tg以下时的冷却速度,决定着制品是否能形成结晶以及结晶的速度、结晶度、晶体的形态和尺寸等。
冷却速度慢,聚合物的结晶过程从均相成核作用开始,在制品中容易形成大的球晶。
而大的球品结构使制品发脆,力学性能下降。
冷却程度不够容易使制品扭曲变形。
如果冷却速度过快,聚合物熔体的过冷程度大,骤冷使聚合物来不及结晶而成为过冷液体的非品结构,以致制品体积松散。
在厚制品的内部由于冷却温度稍慢仍可形成微晶结构,使得制品内外结晶程度不均匀,制品会产生内应力。
同时,由于制品中的微品和过冷液体结构不稳定,成型后的继续结晶会改变制品的形状尺寸和力学性能。
在塑料成型中常采用中等的冷却速度,控制冷却温度在最大结晶温度和rl之间。
塑料制品表面层能在较快的时间内冷却成为硬壳。
冷却过程中接近表层的区域先结晶,内层因在较长的时间内处于Tg以上的温度范围,有利于晶体的生长。
因此,制品的晶体结晶完整,结构稳定,外观尺寸稳定性好。
2、退火
退火(热处理)的方法能够使结晶聚合物的结晶趋于完善(结晶度增加),将不稳定结晶结构转变为稳定的结晶结构,微小的晶粒转变为较大的品粒等。
退火可明显使晶片厚度增加,熔点提高,但在某些性能提高的同时又可能导致制品“凹陷”或形成空洞及变脆。
此外,退火也有利于大分子的解取向和消除注射成型等过程中制品的冻结应力。
3、应力、应变作用的影响
塑料在挤出、注射、压延、模压和薄膜拉伸等成型过程中,受到高流体静压力的作用而使聚合物的结晶作用加快。
在拉伸和剪切应力作用下,大分子沿应力或应变的方向伸宣并有序排列,有利于诱发晶核形成和晶体的生长,使结晶速率增加,片晶厚度增加。
例如,在500MPa的压力下,聚合物可能生成完全伸直链晶体。
聚合物熔体的结晶度随着应力的增加而增大,并且压力能使熔体结晶温度升高。
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