控制塑料结晶有两方面含义:一方面是控制结晶度的大小,一方面为控制结晶质量,这两方面都会对塑料性能产生很大影响。
以PP为例,在同一结晶度下,如果其制品中含有粗大的球晶,则其韧性不好;如果含有β晶型的小球晶,则韧性好。
常用几种可控制结晶的方法有以下几种。
(1)温度控制法
a、熔融温度
熔融温度越低,越有利于均相成核的晶核形成,增加晶体生长点,即可以提高结晶度,又可以使晶体尺寸减小。所以在具体加工过程中在保证塑化成型前提下,熔融温度稍低一点,对结晶有利。
b、冷却温度
冷却温度对结晶度及结晶质量影响最大,是控制结晶的最有效方缓慢冷却,可使塑料在结晶区内停留时间加长,从而使结晶度升高,但缓慢冷却却容易产生粗大的球晶,对韧性不利而对刚性及硬度有利。
快速冷却,一方面使塑料迅速经过结晶区域,从而降低结晶度;另一方而由于晶体生长时间短,也使结晶尺寸变细,有利于透明性及韧性的改善。
在实际应用中,采取缓冷还是快冷,视产品性能需要而定。如果要求产品的透明度高,则需快速冷却;如果要求产品刚性及硬度高,则需缓慢冷却。
(2)成核剂控制法
成核剂的加入主要是促进异相成核,增加晶体生长点,使结晶度提高,并使晶体颗粒变细、从而改善冲击强度、屈服强度及光泽等。
(3)拉伸控制法
对已经结晶的塑料薄膜及片材类制品进行拉伸,可以使晶体破碎而形成尺寸细小的晶体,并沿拉伸方向形成串晶,从而可以改善其制品韧性,并大幅度提高拉伸强度、光泽度、硬度、阻隔能力等性能。拉伸方法即可以改变塑料结晶质量,也可以提高其结晶度。
(4)热处理控制法
热处理一方面可进一步促进结晶而增大结晶度;另一方面可完善结晶质量,使匆忙结晶而留下的结晶缺陷得到充分的修补。
热处理还可使结晶内的不同品型发生互相转化。如对含有β晶型的PP制品,在熔点以上进行热处理会全部熔解,再结晶时,将转化为α晶型,而拟六方晶型在70C以上热处理即可以转变成α晶型。
以PA6为例,对其制品进行热处理后,其各种性能变化如下:
a、拉伸强度
在热处理温度为120"180℃及保温时间为10"120min时,拉伸强度随处理温度的提高及保温时间的延长而提高,最大变化幅度可达到10%左右。
b、冲击强度
在保温时间4h、处理温度从120℃提高到140℃时,冲击强度下降近60%。但温度超过140℃后,下降则平稳。
在温度为180时,保温时间从10min延长到30min时,冲击强度也下降60%。保温时间超过30min后,下降则平缓。
c、硬度
在一定范围内,随热处理温度升高及保压时间延长,硬度有所缓慢提高,提高幅度最高可达10%左右。
d、、结晶度
热处理可以促进二次结晶,因而可提高结晶度。在保温4h前提下随热处理温度升高,结晶度不断升高;开始稍快一些,超过140℃后,稍缓一些。在热处理温度为180℃前提下,随保温时间延长,开始结晶度不变;但保温时司超过120min后,结晶度迅速增大。
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