结晶对塑料性能(成型加工性能)有哪些影响？

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（或称为“无定型区”），晶区所占的百分比称为结晶度，通常结晶性塑料的结晶度在50%以上。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、聚对苯二甲酸乙二酯PET、聚对苯二甲酸丁二酯PBT等。

塑料的这种结晶与非结晶共存的特性，正好可以人为控制结晶区域，比如POE，可以控制乙烯和辛烯的比例，结晶的乙烯作为硬段，而无定型的辛烯作为软段，如果乙烯含量高，POE就接近结晶塑料，如果辛烯含量高，POE就接近弹性体。

一

影响结晶的因素

（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）成核剂，由于低温有利于快速成核，但却减慢了晶粒的成长，因此为了消除这一矛盾，在成型材料中加入成核剂，这样使得塑料能在高模温下快速结晶，并且成核剂的加入，通常会使结晶细化。

二

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)，韧性也较差，延展性较差，尤其是球晶尺寸偏大的情况。

（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。但减小球晶尺寸到一定程度，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可从Tg(玻璃化温度)提高到Tm(熔融温度)以下。

（4）耐溶剂性和耐渗透性

结晶会使聚合物的耐溶剂性和耐渗透性得到提高，因为结晶使聚合物分子之间排列更加紧密。

三

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（喷嘴）温度降低时胶料结晶堵塞喷嘴，喷嘴孔径应适当加大，并加装能单独控制喷嘴温度的发热圈。尤其是熔点比较高的材料，比如加玻纤的尼龙66，如果喷嘴不加单独的加热圈，很容易冻住喷嘴孔。

（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。

（4）结晶性塑料在结晶过程中发生较大的体积收缩，引起较大的成型收缩率，因此在模具设计中要认真考虑其成型收缩率。

（5）由于各向异性显著，内应力大，在模具设计中要注意浇口的位置和大小，加强筋和位置与大小，否则容易发生翘曲变形，而后要靠成型工艺去改善是相当困难的。

（6）结晶度与塑件壁厚有关，壁厚冷却慢结晶度高，收缩大，易发生缩孔、气孔，因此模具设计中要注意控制塑件壁厚的控制。

四

结晶性塑料的成型工艺

（1）冷却时释放出的热量大，要充分冷却，高模温成型时注意冷却时间的控制。

（2）熔态与固态时的比重差大，成型收缩大，易发生缩孔、气孔，要注意保压压力的设定。

（3）模温低时，冷却快，结晶度低，收缩小，透明度高。结晶度与塑件壁厚有关，塑件壁厚大时冷却慢结晶度高，收缩大，物性好，所以结晶性塑料应按要求必须控制模温。

（4）各向异性显著，内应力大，脱模后未结晶的分子链有继续结晶化的倾向，处于能量不平衡状态，易发生变形、翘曲，应适当提高料温和模具温度，采用中等的注射压力和注射速度。

附表 结晶性塑料与非结晶性塑料物性差异

物性
结晶

非结

晶性

物性 结晶

非结

晶性

比重 较 高 较低 耐磨耗性 较佳 较低 拉伸强度 较 高 较低 抗蠕变性 较佳 较低 拉伸模量 较 高 较低 硬度 较硬 较低 延展性或伸长率 较 低 较高 透明性 较低 较高 耐冲击性 较 低 较高 加玻纤补强效果 较高 较低 最高使用温度 较 高 较低 尺寸稳定性 较差 较佳 脆性 较 脆 —— 翘曲性 较易 —— 收缩率 较 高 较低 着色性 较难 较易 流动性 较 佳 较低 耐热性 较高 较低 耐化学药品性 较 高 较低 耐折性 较佳

较差

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