影响结晶度的因素

来源：塑胶五金网发布时间：2013-09-06 15:15:52点击率：

　　1.温度及冷却速度

　　结晶有一个热历程，必然与温度有关，当聚合物熔体温度高于熔融温度时，大分子链的热运动显著增加，当大于分子的内聚力时，分子就难以形成有序排列而不易结晶;当温度过低时，分子链段动能很低，甚至处于冻结状态，也不易结晶。所以结晶的温度范围是在玻璃化转变温度和熔融温度之间。在高温区(接近熔融温度)，晶核不稳定，单位时间成核数量少，而在低温区(接近玻璃化转变温度)自由能低，结晶时间长，结晶速度慢，不能为成核创造条件。这样在熔融温度和玻璃化转变温度之间存在一个的结晶速度和相应的结晶温度。

　　温度是聚合物结晶过程敏感性因素，温度相差1℃，则结晶速度可能相差很多倍。聚合物从熔点温度以上降到玻璃化转变温度以下，这一过程的速度称冷却速度，它是决定晶核存在或生长的条件。注塑时，冷却速度决定于熔体温度和模具温度之差，称过冷度。根据过冷度可分以下三区。

　　(1)等温冷却区。当模具温度接近于大结晶速度温度时，这时过冷度小，冷却速度慢，结晶几乎在静态等温条件下进行，这时分子链自由能大，晶核不易生成，结晶缓慢，冷却周期加长，形成较大的球晶。

　　(2)快速冷却区。当模具温度低于结晶温度时，过冷度增大，冷却速度很快，结晶在非等温条件下进行，大分子链段来不及折叠形成芯片，这时高分子松弛过程滞后于温度变化的速度，于是分子链在骤冷下形成体积松散的来不及结晶的无定型区。例如：当模具型腔表面温度过低时，制品表层就会出现这种情况，而在制品心部，由于温度梯度的关系，过冷度小，冷却速度慢，就形成了具有微晶结构的结晶区。

　　(3)中速冷却区。如果把冷却模温控制在熔体大结晶速度温度与玻璃化转变温度之间，这时接近表层的区域早生成结晶，由于模具温度较高，有利于制品内部晶核生成和球晶长大。结晶得也比较完整。在这一温度区来选择模温对成型制品是有利的，因为这时结晶速率常数大，模温较低，制品易脱模，且注塑周期短。例如：PETP，建议模温控制在30℃～80℃。这有助于结晶能力提高。在注塑中模温的选择应能使结晶度尽可能达到接近于平衡位置，过低过高都会使制品结构不稳定，在后期会发生结晶过程在温度升高时而发生变化，引起制品结构的变化。

　　2.熔体应力作用

　　熔体压力的提高、剪切作用的加强都会加速结晶过程。这是由于应力作用会使链段沿受力方向而取向，形成有序区，容易诱导出许多晶胚，使晶核数量增加，生成结晶时间缩短，加速了结晶作用。

　　压力加大还会影响球晶的尺寸和形状，低压下容易生成大而完整的球晶，高压下容易生成小而不规则的球晶。球晶大小和形状除与大小有关还与力的形式有关。.在均匀剪切作用下易生成均匀的微晶结构，在直接的压力作用下易生成直径小而不均匀的球晶。螺杆式注塑机加工时，由于熔体受到很大的剪切力作用，大球晶被粉碎成微细的晶核，形成均匀微晶。而塞式注塑机则相反。球晶的生成和发展与注塑工艺及设备条件有关，用温度和剪切速率都能控制结晶能力。

　　在高剪切速率下得到的聚丙烯制品冷却后具有高结晶度的结构，而且聚丙烯受剪切作用生成球晶的时间比无剪切作用在静态熔体中生成球晶的时间要减少1/2。

　　对结晶型聚合物来说，结晶和取向作用密切相关，因此结晶和剪切应力也就发生联系。剪切作用将通过取向和结晶两方面的途径来影响熔体的黏度，从而也就影响了熔体在喷嘴、流道、浇口、型腔中的流动。根据聚合物取向作用可提前结晶的道理，在注塑中提高注射压力和注射速率而降低熔体黏度的办法为结晶创造条件。当然，应以熔体不发生破裂为限。

　　在注塑模具中发生结晶过程的重要特点是它的非等温性。熔体进入模具时，接近表面层先成小球晶，而内层生成大的球晶;浇口附近温度高，受热时间长结晶度高，而远离浇口处因冷却快，结晶度低，所以造成制品性能上的不均匀性。

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