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。
高分子物理考研习题整理02高分子的聚集态结构1 高分子结晶的形态①指出聚合物结晶形态的主要类型, 并简要叙述其形成条件有五种典型的结晶形态。
单晶: 只能从极稀的聚合物溶液中缓慢结晶得到。
球晶: 从浓溶液或熔融体冷却时得到。
伸直链晶体: 极高压力(通常需几千大气压以上)下缓慢结晶。
纤维状晶体:受剪切应力(如搅拌), 应力不足以形成伸直链片晶时得到。
串晶: 受剪切应力(如搅拌), 后又停止剪切应力时得到。
②让聚乙烯在下列条件下缓慢结晶, 各生成什么样的晶体?(1)从极稀溶液中缓慢结晶;(2)从熔体中结晶;(3)极高压力下结晶;(4)在溶液中强烈搅拌结晶(1)从极稀溶液中缓慢结晶, 得到的是单晶。
1957年Keller在极稀溶液中, 于Tm附近缓慢地冷却或滴加沉淀剂使聚乙烯结晶, 得到菱形的聚乙烯折叠链的单晶。
(2)从熔体中结晶, 得到的是球晶, 球晶的基本单元仍是折叠链晶片。
(3)极高压力下结晶, 得到的是伸直链晶体。
例如, 聚乙烯在226℃、4800atm下结晶8h, 得到完全伸直链的晶体, 其熔点由原来的137℃提高的140.1℃, 接近平衡熔点144℃。
(4)在溶液中强烈搅拌结晶, 得到的是串晶。
因为搅拌相当于剪切应力的作用, 使结晶与取向同时进行。
串晶由两部分组成, 中间为伸直链的脊纤维i, 周围是折叠链晶片形成的附晶。
由于结晶是在分子链的主链上成核, 在垂直方向上长大, 因此得到的是串晶。
③聚合物因结晶方法、热处理和力学处理不同, 呈现出不同的结晶形态, 简述下列各种形态结构的特征。
(1)单晶(2)球晶(3)拉伸纤维晶(4)非折叠的伸直链晶体(5)串晶(1)单晶: 厚为10-50nm的薄板状晶体(片晶), 有菱形、平行四边形、长方形、六角形等形状, 分子链呈折叠链构象, 分子链垂直于片晶表面;(2)球晶: 球形或截顶的球晶, 由折叠链片晶从中心往外辐射生长组成;(3)拉伸纤维晶: 纤维状晶体中分子链完全伸展, 但参差不齐, 分子链总长度大大超过分子链平均长度;(4)非折叠的伸直链晶体:厚度与分子链长度相当的片状晶体, 分子链呈伸直链构象;(5)串晶:以纤维状晶作为脊纤维, 上面附加生长许多折叠链片晶。
文章来源:注塑成型工艺过程和特性之结晶性塑料结晶性塑料有明显的熔点,固体时分子呈规则排列。
规则排列区域称为晶区,无序排列区域称为非晶区,晶区所占的百分比称为结晶度,通常结晶度在80%以上的聚合物称为结晶性塑料。
常见的结晶性塑料有:聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚甲醛POM、聚酰胺PA6、聚酰胺PA66、PET、PBT等。
结晶对塑料性能的影响1)力学性能结晶使塑料变脆(耐冲击强度下降),韧性较强,延展性较差。
2)光学性能结晶使塑料不透明,因为晶区与非晶区的界面会发生光散射。
减小球晶尺寸到一定程式度,不仅提高了塑料的强度(减小了晶间缺陷)而且提高了透明度,(当球晶尺寸小于光波长时不会产生散射)。
3)热性能结晶性塑料在温度升高时不出现高弹态,温度升高至熔融温度TM时,呈现粘流态。
因此结晶性塑料的使用温度从Tg(玻璃化温度)提高到TM(熔融温度)。
4)耐溶剂性,渗透性等得到提高,因为结晶分排列更加紧密。
影响结晶的因素有哪些?1)高分子链结构,对称性好、无支链或支链很少或侧基体积小的、大分子间作用力大的高分子容易相互靠紧,容易发生结晶。
2)温度,高分子从无序的卷团移动到正在生长的晶体的表面,模温较高时提高了高分子的活动性从而加快了结晶。
3)压力,在冷却过程中如果有外力作用,也能促进聚合物的结晶,故生产中可调高射出压力和保压压力来控制结晶性塑料的结晶度。
4)形核剂,由于低温有利于快速形核,但却减慢了晶粒的成长,因此为了消除这一矛盾,在成型材料中加入形核剂,这样使得塑料能在高模温下快速结晶。
结晶性塑料对注塑机和模具有什么要求1)结晶性塑料熔解时需要较多的能量来摧毁晶格,所以由固体转化为熔融的熔体时需要输入较多的热量,所以注塑机的塑化能力要大,最大注射量也要相应提高。
2)结晶性塑料熔点范围窄,为防止射咀温度降低时胶料结晶堵塞射咀,射咀孔径应适当加大,并加装能单独控制射咀温度的发热圈。
3)由于模具温度对结晶度有重要影响,所以模具水路应尽可能多,保证成型时模具温度均匀。
1、塑料成型是将塑料(聚合物及所需助剂)转变为实用材料或塑料制品的一门工程技术。
2、离模膨胀的原因:聚合物熔体在流动时,由于大分子构象的变化,产生可回复的弹性形变,因而发生了弹性效应。
3、熔体破碎现象原因:当剪切速率过大超过一定极限值时,从模口出来的挤以物,其表面变得粗糙、失去光泽、粗细不匀和弯曲,这种现象被称为“鲨鱼皮症”。
此时如再增大剪切速率,挤出物会成为波浪形、竹节形或周期件螺旋形,在极端严重的情况下,会断裂。
熔体破碎定义:挤出物表面出现凹凸不平或外形发生畸变或断裂的总称。
4、结晶:是大分子链段由无规堆砌向三维空间有序排列的过程。
结晶度:聚合物结晶区域所占的比例。
结晶对性能的影响:(1)高聚物结晶后,抗透气性、耐酸碱腐蚀性、耐氧老化、耐油性均有提高。
另外结晶可提高塑料纤维类高聚物的热变形温度,即耐高温、耐热性。
(2)物理机械性能冲击强度降低、拉伸强度提高、硬度增加。
结晶度对密度与光学性质的影响(3)光学性能及产品尺寸的稳定性结晶度越高,晶粒尺寸越大,透光率下降。
结晶度越高,产品的尺寸越稳定。
5、拉伸取向:聚合物在受到外力拉伸时,大分子、链段或微晶等结构单元沿受力方向拉伸取向。
拉伸定向:在玻璃化温度和熔点之间,拉伸可以促进分子做整齐排列,即拉伸定向。
6、降解的原因:聚合物在热、力、氧、水、光、超声波和核辐射等作用下,往往会发生降解的化学反应,从而使其性能劣化。
降解的实质:(1)断链(2)交联(3)分子链结构的改变(4)侧基的改变(5)综合作用7、交联的定义:成型时,这些分子通过自带的基团的作用或自带反应点与交联剂的作用而交联在一起。
8、增塑剂的作用:经过增塑的聚合物,其软化点(或流动温度)、玻璃化温度、脆性、硬度、抗张强度、弹性模量等均将下降,而耐寒性、柔顺性、伸长率等则会提高。
增塑机理:聚合物大分子链常会以次价力而使它们彼此之间形成许多聚合物—聚合物的联结点,从而使聚合物具有刚性。
这些联结点在分子热运动中是会解而复结的,而且十分频繁。
1、聚合物具有一些特有的加工性质,如有良好的—可模塑性—可挤压性__,—可纺性—和—可延性__。
2、—熔融指数—是评价聚合物材料的可挤压性的指标。
3、分别写岀下列缩写对应的中文:PS:聚苯乙烯,PMMA:聚甲基丙烯酸甲酯,PE:聚乙烯,PP:聚丙烯,PVC 聚氯乙烯,PC聚碳酸酯,SBS:苯乙烯丁二烯苯乙烯共聚物,PA: 聚酰胺,POM 聚甲醛4、按照经典的粘弹性理论,线形聚合物的总形变由普弹性变、推迟高弹形变、粘弹性变________ 三部分组成。
5、晶核形成的方法:均相成核、异相成核。
6、单螺杆挤岀机的基本结构:传动部分、加料装置、料筒、螺杆、机头和口模、辅助设备。
7、生胶按物理性状通常分为捆包胶、颗粒胶、粉末胶、孚L —和液体胶。
1. 聚合物加工转变包括:(形状转变)、(结构转变)、(性能转变)。
2. 写岀熔融指数测量仪结构示意图各个结构的名称:(热电偶测温管)、(料筒)、(岀料孔)、(保温层)、(加热器)、(柱塞)、(重锤)。
3. 按照塑料塑化方式的不同,挤岀工艺可分为(干法)和(湿法)二种;按照加压方式的不同,挤岀工艺又可分为(连续式)和(间歇式)两种。
4. 填充剂按用途可分为两大类:(补强填充剂)、(惰性填充剂)。
5. 测硫化程度的硫化仪:(转子旋转振荡式硫化仪)。
6. 合成纤维纺聚合物的加工方法:(熔融法)和(溶液法)。
2、聚合物流动过程最常见的弹性行为是:端末效应和不稳定流动。
3、注射过程包括加料、塑化、注射、冷却和脱模五大过程。
5、开放式炼胶机混炼通常胶料顺序:生胶(或塑炼胶)、小料、液体软化剂、补强剂、填____________6、常用的硫化介质有:饱和蒸汽、过热蒸汽、过热水、热空气以及热水。
____7、螺杆结构的主要参数:t、W、h分别指的是螺距、螺槽宽度、螺槽深度。
1、非牛顿流体受到外力作用时,其流动行为有以下特征:(剪应力)和(剪切速率)间通常不呈比例关系,因而剪切粘度对剪切作用有依赖性;非牛顿性是(粘性)和(弹性)行为的综合,流动过程中包含着不可逆形变和可逆形变两种成分。
第四十一问:结晶性塑料注塑工艺要点一、结晶性塑料的定义:分子链部分形成有序排列、冷却后组成规整结晶结构的塑料称为结晶性塑料。
通常把结晶度在50%以上的聚合物称为结晶性塑料,一般而言,结晶性塑料的结晶度在50%~80%间。
塑料按结晶性来分有结晶性塑料和非结晶性塑料,结晶塑料的分子链是有规则排列,非结晶形塑料分子链是无定型排列。
常见结晶性塑料有:聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚甲醛POM、聚酰胺PA(包括PA6、PA66、PA46、PA9T、PA6T、PA1010、PA610、PARA、PA MXD6等)、聚亚胺PAI、聚四氟乙烯PTFE、氯化聚醚CPT、聚苯硫醚PPS、液晶树脂LCP、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT、四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物PFA、乙烯-四氟乙烯共聚物ETFE、脂肪族聚酮POK、聚醚醚酮PEEK、聚4-甲基戊烯TPX、间规聚苯乙烯SPS等等。
结晶性塑料在注塑生产方面有比较明显的特性,以下简单介绍:二、结晶性塑料的特性:1.力学性能:结晶性塑料分子排列规则,通常呈许多线状、细长的高分子集合态,分子间的引力相互作用力强,故有韧性强的特性;结晶度越大,材料脆性高,产品的屈服强度、弹性模量、刚硬度随之提高,但同时延展性较差,抗冲击性能降低。
2.光学性能:由于结晶塑料的分子结晶面与非结晶面之间会产生光散射,所以其透明性能不高,常会不透明状态;一般说来,结晶性塑料是不透明的,但有以下几种情况特别:◎尼龙经非结晶共聚改性后,有透明尼龙,此时巳转化为非结晶性塑料;◎PP、PE、PET等材料的吹塑等级是透明或半透明的,因为产品较薄的原因。
◎结晶性塑料聚4-甲基戊烯TPX却为透明材料。
3.热学性能:结晶性塑料有明显的熔点,在温度上升过程不出现高弹态,当温度上升到熔融温度TM时,呈粘流态;塑料的结晶温度是在熔点以下、玻璃化温度以上,不同的塑料种类有不同的最快结晶温度点。
如PP料的最快结晶温度128℃。
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。
本文摘自变宝网-废金属_废塑料_废纸_废品回收_再生资源B2B交易平台网站;
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