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一、聚合物(wù)的結(jié)晶如前所述(shù),聚合物(wù)的聚集態結構有(yǒu)結晶型和無定形兩種。結晶型(xíng)是指聚合物中具有分子作(zuò)有規則緊密排(pái)列的區(qū)域-結(jié)晶區,其結晶的程度和能力可用結晶區在聚合物中所占的重(chóng)量百分(fèn)數,結晶度來度量。聚合物的結晶傾向不同,即使成型方法相(xiàng)同,其具體的(de)控(kòng)製方法也不會一樣。
聚合物由非晶態轉為晶態的過程就是結(jié)晶過程,已如前述,結晶過程隻能(néng)發生(shēng)在玻璃化溫度0,以上和熔點0m以下這一溫度區間內。同金屬的結晶相(xiàng)類似,聚合物的結晶過程也由晶核(hé)生成和(hé)晶體(tǐ)生長兩步完成。在聚合物主體中,如果它的某一(yī)局部的分子鏈段已成為有序排列,且其大小已能使晶體自發地生長(zhǎng),則該種大小有序排(pái)列的微粒即稱(chēng)為晶坯。晶坯在高於熔(róng)點0m時時結時散,處於一(yī)種動態平衡狀態。溫度接近0乃至剛剛冷至0m以下時,晶坯依(yī)然有時結時散的情況,但某些晶坯也會長大,以致達到臨(lín)界的穩定尺寸,即變成晶核。晶核生成的速率與溫度密切相關,這時,沒有達到臨界尺寸的晶坯(pī)結多散少,有利於形成晶核。Δ0繼續增大,分子鏈段的(de)運動阻力會增大,因而晶核生成率又會降低,直至接近於玻(bō)璃化溫度0,時又降為零。
此時(shí),分(fèn)子主鏈的(de)運動停止,因(yīn)此,晶坯的生長、晶核的生成及晶體的生長都停止。這樣,凡是(shì)尚(shàng)未開始結晶的分子均以無序狀態或非晶態保持在聚合物中,從而構成了聚合物中的非晶區。值得(dé)注意的是(shì),在晶核生成的過程中,如果熔體中存有(yǒu)外來的物(wù)質,則會大大提高晶核的生成速(sù)率。晶體的生長速率以恰在熔點0.以下的某一溫度為很快,溫度下(xià)降時由於分(fèn)子鏈段活(huó)動阻力增大而使(shǐ)晶體的生長速率(lǜ)隨之(zhī)下降。顯然,聚合物結晶的總速率,受晶核生成和晶體生長速率(lǜ)的(de)共同製約,一般變化規律為開始慢,很快達到極大值(zhí)後(hòu)逐(zhú)漸減慢為零。
聚合物在雙(shuāng)色注塑成(chéng)型過程中的物理(lǐ)和化學變化,綜(zōng)上所(suǒ)述,具有結晶傾向(xiàng)的聚合物,在成(chéng)型的塑料製件中(zhōng),會(huì)不(bú)會出現(xiàn)晶(jīng)形結構,需由(yóu)雙色注塑成型時塑料製件的冷卻速率決定。至於出現品形結構後其結晶度有多大,各部分的結晶情況是(shì)否一致,在很(hěn)大程度上取決於對冷卻控(kòng)製的情況。由於結晶(jīng)度能(néng)夠影響塑(sù)件的性能(néng),因而工(gōng)業上為了改變(biàn)由具有結晶傾向的聚合物所製的塑件性能,常采用熱處理方法以(yǐ)使其非晶相轉變為晶(jīng)相,將不(bú)太穩定的晶形結構轉為穩定的晶形結構,微小的晶(jīng)粒轉為較(jiào)大的晶粒等(děng)。但也必須注意,適當(dāng)的熱處理可以提高聚合物的性能,也會由於晶粒的過分粗大,使聚合物變脆,性能反而變(biàn)壞。
二、雙色注塑成型過程(chéng)中的取向如前(qián)所述,聚合(hé)物(wù)熔體在導管(guǎn)內流動的速率,管壁處為零;在導管截麵上各點的速度分布呈扁平的拋物線形狀(zhuàng)。在(zài)這種流動情況下,熱固性和熱塑性(xìng)塑料中各自存在的細而長的纖維狀填料(liào)和聚合物分子,在很(hěn)大程度上,都會順著流動的方向作平行的排列(liè),這種排列常(cháng)稱為取向(xiàng)作用(yòng)。其原因是若不作(zuò)這樣(yàng)的排列,細而長的單元勢(shì)必以不同的(de)速度(dù)運動,這(zhè)是不可能的。其次,由於同樣原因,熱塑性塑料在其玻璃化溫度(dù)與黏流溫度之間進行拉伸時,也會發生取向作用。顯然這些(xiē)取(qǔ)向單元如果繼續存在於塑件(jiàn)中,則塑件(jiàn)就將出現各向異性。各向異性有時是塑件所需(xū)要的,如製造取(qǔ)向薄膜與單絲等,這樣就能使(shǐ)塑件沿拉伸方向的抗拉強度與光澤程度等(děng)有所(suǒ)增加。但在製造許多厚度較(jiào)大的塑件時,又要力(lì)圖這種各向異性現象(xiàng),因(yīn)為塑件中存在的這一現象不僅使取向不一致,而且各部(bù)分的取向程度也有差別,這樣會使塑件在某些方向上的機械強度得到提高,而在另外一些方向上反而降低,甚至產生翹曲或裂紋。
(1)注射、壓注(zhù)成型塑件中纖維狀填料的取向 注(zhù)射、壓注成型塑件(jiàn)中填料的取向方向與程度主要依賴於澆口的形狀(zhuàng)與位置,在成型扇形(xíng)試件時,可以看出,填料排列的方向主要順著流動(dòng)的方向,碰上阻(zǔ)斷(duàn)力後,它的(de)流動(dòng)就改成與(yǔ)阻斷力成垂直的方向(xiàng),並按此(cǐ)定形。測試表明,扇形試件在切線方向上的力學強(qiáng)度總是大於徑向的,而在切線方向上的(de)收縮率又往往小於(yú)徑向的。這顯然與填料在扇形試件中的取向(xiàng)有(yǒu)關,因此在設計模具時(shí),澆口位置的開設與塑料製件在模具上位置的布置,應使其在使用時的受力方向與(yǔ)塑料在模內的(de)流動方向相同,以保證填料的取向與受力方(fāng)向一致。填料在熱固性塑料製件中的取向是無法在製品成型。
(2)注射、壓注成型塑件中聚合物分子的取向一般情況(kuàng)下(xià),聚合(hé)物在(zài)雙色注塑成型過程中隻(zhī)要存在熔體的(de)流(liú)動,就會有分子的取向。沿試件軸向的分子取向(xiàng)程度從澆口處順著料流方向逐漸(jiàn)增加(jiā),達(dá)到值後又逐漸(jiàn)減(jiǎn)弱。沿試件截麵越靠近中區域取向程度越小,取向程度(dù)較高的區域是在兩側而不到表層的一帶。上述現象是熔體流動過(guò)程中切應力和分(fèn)子熱運動作用的綜合結(jié)果。
聚合物在雙色注塑成型過程中的物(wù)理和化學變化,通過實驗分析(xī)可知,影響塑件中聚合物分子(zǐ)取向的原因有以下幾個方麵:隨著雙色注塑成型溫度、塑件高(gāo)度,以及塑料(liào)充填(tián)時的溫度等(děng)的增加(jiā),分子取向程度即有(yǒu)減弱的趨勢。增加澆口長度、壓力和成型時間,分子取向程度也隨之增(zēng)加。分子取向程度與澆口開設(shè)的(de)位(wèi)置和形狀(zhuàng)有(yǒu)很大關係。為減(jiǎn)少分子(zǐ)取向程度(dù),澆(jiāo)口設在型腔深度較大的部位。塑料製件中如果存在分子取(qǔ)向現象,則順(shùn)著分子取向方向上的力(lì)學性能總是(shì)優於其他(tā)方向。如聚(jù)苯乙烯試件的縱向抗拉強度為45MPa,伸長率(lǜ)為(wéi)1.6%;而橫向的抗拉強度(dù)為20MPa,伸長率為(wéi)0.9%.收縮率也是縱(zòng)向(xiàng)大於橫向。
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