晶核的形成可分為鈞相成核和異相成核兩種。鈞相成核是由熔體中高分子鏈段靠熱運(yùn)動(dòng)形成有序排列的鏈?zhǔn)鵀榫Ш耍愊喑珊藙t以外來(lái)添加成核劑、雜質(zhì)及未完全熔融的殘余晶核或容器壁為中心,吸附熔體中高分子鏈做有序排列而形成晶核。成核過(guò)程中對(duì)溫度的依賴(lài)性很大,溫度對(duì)不同成核方式的影響不同。異相成核可在較高溫度下發(fā)生,而均相成核只有在稍低溫度下才可發(fā)生,因?yàn)闇囟忍撸蠓肿渔溸\(yùn)動(dòng)過(guò)于激烈,晶核不易形成或生成的晶核不穩(wěn)定。晶核的增長(zhǎng)為大分子鏈向已形成的晶核運(yùn)動(dòng),而在晶核周?chē)纬捎幸?guī)律的有序排列。溫度越高,大分子鏈越易運(yùn)動(dòng),越有利于晶粒的增長(zhǎng)。
塑料的結(jié)晶包括兩個(gè)基本步驟,即晶核的形成和晶粒的生長(zhǎng)。這就像排隊(duì)一樣,首先確定好排頭,然后其它人以排頭為基準(zhǔn)而形成一列。只有形成晶核,才可以有晶粒的生長(zhǎng),但有了晶核,晶粒也不一定生長(zhǎng),因而晶核是晶體形成的充要條件。
結(jié)晶對(duì)塑料性能的影響
熱學(xué)性能。塑料的結(jié)晶可提高其熱變形溫度,從而提高塑料的使用溫度。在塑料不結(jié)晶或低結(jié)晶度時(shí),塑料的使用溫度為玻璃化溫度,當(dāng)塑料的結(jié)晶度達(dá)到40%以上后,最高使用溫度可達(dá)到塑料的結(jié)晶熔點(diǎn)附近。
力學(xué)性能。塑料的模量、剛性及硬度都隨結(jié)晶度升高而增大,耐蠕變及應(yīng)力松弛也會(huì)隨結(jié)晶度升高有所改善。
光學(xué)性能。塑料的結(jié)晶對(duì)其光學(xué)性能影響很大,主要的影響是塑料的透明性。結(jié)晶使晶區(qū)與非晶區(qū)之間折光指數(shù)差異增大,容易在界面上發(fā)生折射和反射,從而使透光率下降,所以非晶聚合物大都透明。如果采取減小晶區(qū)與非晶區(qū)之間的密度差和減小結(jié)晶尺寸等方法,可以降低結(jié)晶對(duì)塑料透明性的影響。
控制塑料結(jié)晶的方法
拉伸控制法。對(duì)已經(jīng)結(jié)晶的塑料薄膜及片材類(lèi)制品進(jìn)行拉伸,可以使晶體破碎而形成尺寸細(xì)小的晶體,并沿拉伸方向形成串晶,從而可以改善其制品韌性,并大幅度提升拉伸強(qiáng)度。
控制塑料結(jié)晶有兩方面含義,一個(gè)是控制結(jié)晶度的大小,另一個(gè)是控制結(jié)晶質(zhì)量,這兩方面都會(huì)對(duì)塑料性能產(chǎn)生很大影響。
熔融溫度。熔融溫度越低,越有利于均相成核的晶核形成,增加晶體生長(zhǎng)點(diǎn),既可以提高結(jié)晶度,又可以使晶體尺寸減小,所以在具體加工過(guò)程中,在保證塑化成型前提下,熔融溫度稍低一點(diǎn),對(duì)結(jié)晶有利。
冷卻溫度。冷卻溫度對(duì)結(jié)晶度及結(jié)晶質(zhì)量影響最大,是控制結(jié)晶的最有效方法。緩慢冷卻,可使塑料在結(jié)晶區(qū)內(nèi)停留時(shí)間加長(zhǎng),從而使結(jié)晶度升高,但緩慢冷卻容易產(chǎn)生粗大的球晶,對(duì)韌性不利而對(duì)剛性及硬度有利。
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