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結(jié)晶與非結(jié)晶對(duì)塑料聚合物性質(zhì)的影響

時(shí)間:2023-09-10 22:07 閱讀:2582 來源:互聯(lián)網(wǎng)

結(jié)晶塑料與非結(jié)晶塑料有什么區(qū)別呢?

先看一個(gè)例子:

PET 非晶態(tài)時(shí)室溫下呈透明狀,玻璃化溫度為67℃,密度為1.33克每立方厘米。
PET晶態(tài)時(shí)是不透明的,玻璃化溫度為81℃,密度為1.45克每立方厘米。

從上述例子大致可以看出一種材料結(jié)晶度高時(shí)與結(jié)晶度低時(shí),樹脂塑料很多物理性質(zhì)是不同的。比如:

1、密度與耐溶劑性:同種化學(xué)結(jié)構(gòu)的材料,結(jié)晶度不同,密度不同,一般密度隨著結(jié)晶度的增大而提高,因?yàn)榻Y(jié)晶高分子鏈排列規(guī)整而緊密,一般耐溶劑性能提高。

比如:等規(guī)PP密度大于無規(guī)PP密度。。具體多少呢?

2、拉伸強(qiáng)度與沖擊韌性:一般,拉伸強(qiáng)度隨著高聚物的結(jié)晶度增加而增加,為什么呢?一般,結(jié)晶聚合物比非晶態(tài)時(shí)沖擊韌性低,結(jié)晶使塑料變脆,并且降低延展性。

3、彈性模量:隨著結(jié)晶度的提高,彈性模量增大(材料變硬?)晶態(tài)中分子集中而有序,有利于機(jī)械性能。

結(jié)晶度自60%至80%的聚乙烯試樣知:它的彈性模量從230MPa增至700MPa。其它如表面硬度和屈服應(yīng)力的變化趨勢(shì)也一樣。聚四氟乙烯,當(dāng)結(jié)晶度從60%變至80%時(shí),它的彈性模量從560MPa增至1120MPa。

4、光譜透過率(透明度):結(jié)晶與非結(jié)晶聚合物最典型的區(qū)別。結(jié)晶聚合物結(jié)晶部分各向異性,具有雙折射現(xiàn)象,可用偏光顯微鏡觀察結(jié)晶結(jié)構(gòu)。其中聚合物中結(jié)晶部分與非結(jié)晶部分折射率不同,界面之間發(fā)生散射,透明性降低,一般呈現(xiàn)白色,而非結(jié)晶聚合物具有較高透明性。

比如未改性的部分結(jié)晶PP粒料,中間部分常常為白色,即為結(jié)晶部分,邊緣是非結(jié)晶透明的。

比如PC、PMMA和PS為非結(jié)晶聚合物,透明且透過率較高。

5、體積收縮率、翹曲與開裂:結(jié)晶度越高,體積收縮越大。一個(gè)制件或試樣每部分結(jié)晶度不相等的,性能不均勻嚴(yán)重時(shí)造成翹曲與開裂。所以對(duì)加工成型影響較大。

6、表面粗糙度與粘結(jié)性:結(jié)晶使材料更加致密(密度更大),表面粗糙度降低,制品是不是更光滑呢?粘結(jié)性是不是更差呢?(材料表面粗糙度大部分情況下取決于加工工藝,與結(jié)晶與否無關(guān)。)

7、熱學(xué)性質(zhì):上述PET的例子中,可以看出,隨著結(jié)晶度的提高,Tg增大,極限的結(jié)果可以認(rèn)為Tg增大至與熔點(diǎn)Tm重疊,即變成了一種可以認(rèn)為無Tg的結(jié)晶性聚合物(無高彈態(tài)?)。

下圖為常見的結(jié)晶樹脂和非結(jié)晶性樹脂(塑料的分類),中間部分為彈性體。
塑料分類

關(guān)于高聚物結(jié)晶,更多精彩內(nèi)容見:結(jié)晶與聚合物結(jié)構(gòu)


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