控制塑料结晶的方法

通漂

控制塑料结晶有两方面含义：一方面是控制结晶度的大小，另一方面为控制结晶质量，这两方面都会对塑料性能产生很大影响。
聚合物的结晶度愈高，熔融温度和耐热性也增高，弹性模量、硬度、拉伸、弯曲等强度皆提高，韧性下降。
以PP（聚丙烯）为例，在同一结晶度下，如果其制品中含有粗大的球晶，其制品透光性差，外观缺乏美感；球晶之间有明显的界面，在界面处易产生应力集中，则其韧性不好，而对刚性及硬度有利；微晶的数目增多，球晶数目减少，晶体尺寸变细，从而改善其物理性能，改善光泽和增加透明度
如果含有β晶型的小球晶，则韧性好，改善冲击强度、屈服强度。而拉伸形成的串晶，从而可以改善其制品韧性，并大幅度提高拉伸强度、光泽度、硬度、阻隔能力等性能。
常用可控制结晶的方法有以下几种：
1、温度控制法
a、熔融温度，熔融温度越低，越有利于均相成核的晶核形成，增加晶体生长点，既可以提高结晶度，又可以使晶体尺寸减小。所以在具体加工过程中在保证塑化成型前提下，熔融温度稍低一点，对结晶有利。
b、冷却温度，冷却温度对结晶度及结晶质量影响最大，是控制结晶的最有效方缓慢冷却，可使塑料在结晶区内停留时间加长，从而使结晶度升高，但缓慢冷却却容易产生粗大的球晶，对韧性不利而对刚性及硬度有利。 快速冷却，一方面使塑料迅速经过结晶区域，从而降低结晶度；另一方而由于晶体生长时间短，也使结晶尺寸变细，有利于透明性及韧性的改善。 在实际应用中，采取缓冷还是快冷，视产品性能需要而定。如果要求产品的透明度高，则需快速冷却；如果要求产品刚性及硬度高，则需缓慢冷却。

苏州维本Wintone Z63汽车接插件强韧、防脆断专用工程塑料，在接插件的应用上， Z63材料可以帮助解决传统的PBT和尼龙材料存在的以下问题：
1.PBT和PA66接插件的脆断问题，特别是有卡扣和铰链结构的接插件容易脆断的问题。
2.PA66接插件的拉拔力受水份的影响比较大的问题，Z63注塑汽车接插件，注塑完半天就具有强韧性和良好的拉拔力，不用水处理，同时Z63的吸水率只有PA66的六分之一，拉拔力不会受使用环境的湿度的影响。
3.PBT和PA66接插件在零下30摄氏度以下时，容易脆断的问题。Z63注塑接插件具有良好的耐低温性，不易脆断。
4.增韧后的PBT和PA66，解决了常温下的脆断问题，但同时会出现在60度到120度使用时，拉拔力下降厉害的问题。Z63注塑接插件可以在常温、低温和高温的使用环境下，都保持良好的拉拔力和强韧性。
5.在多PIN针的汽车接插件应用上，PBT和PA66注塑接插件会出现翘曲的问题，主要是因为材料的流动性不够好，需要比较大的压力和速度来注塑，内应力较大，所以翘起会比较明显。Z63材料具有非常优异的加工流动性，可以帮您解决翘曲的问题。
6.PBT的水口料添加到新料中注塑接插件时，容易变脆，这是因为PBT容易高温水解。Z63材料具有优异的耐高温水解性，水口料添加量高达35%时，对接插件的力学性能影响也非常小。

2、成核剂控制法
成核剂的加入主要是促进异相成核，增加晶体生长点，使结晶度提高，并使晶体颗粒变细、从而改善冲击强度、屈服强度及光泽等。
成核剂有无机类、有机类及高分子三类。
a、无机成核剂 无机成核剂以滑石粉为主，同时包括：CaCO3、云母、无机颜料等。这类成核剂对塑料透明性有影响，因而应限制其在透明制品中的用量。
b、有机成核剂有机成核剂主要有：钠、镁、铝、钛等金属芳香羧酸盐，有机磷酸盐、山梨酵糖类等。
c、有机高分子成核剂 有机高分子成核剂为一些高熔点的聚合物，如乙烯基环烷烃可只于PP等。
值得注意的是，近来发现，成核剂不仅可以使晶体尺寸变细，还可以决定具体的晶型种类。以PP为例，在其制品成型过程中加入的β型成核剂，可以促进口品列的生成，最高可使β晶型含量达到85％"95％。常用的β型成核剂有：喹叮啶酮染料、水久红E3B、DACP（有机羧酸盐与金属盐复合成核剂)等。
3、拉伸控制法
对已经结晶的塑料薄膜及片材类制品进行拉伸，可以使晶体破碎而形成尺寸细小的晶体，并沿拉伸方向形成串晶，从而可以改善其制品韧性，并大幅度提高拉伸强度、光泽度、硬度、阻隔能力等性能。拉伸方法既可以改变塑料结晶质量，也可以提高其结晶度。
4、热处理控制法
热处理一方面可进一步促进结晶而增大结晶度；另一方面可完善结晶质量，使匆忙结晶而留下的结晶缺陷得到充分的修补。 热处理还可使结晶内的不同品型发生互相转化。如对含有β晶型的PP制品，在熔点以上进行热处理会全部熔解，再结晶时，将转化为α晶型，而拟六方晶型在70 C以上热处理即可以转变成α晶型。 以PA6为例，对其制品进行热处理后，其各种性能变化如下：
a、拉伸强度：在热处理温度为120"180℃及保温时间为10"120min时，拉伸强度随处理温度的提高及保温时间的延长而提高，最大变化幅度可达到10％左右。
b、冲击强度：在保温时间4h、处理温度从120℃提高到140℃时，冲击强度下降近60％。但温度超过140℃后，下降则平稳。在温度为180时，保温时间从10min延长到30min时，冲击强度也下降60％。保温时间超过30min后，下降则平缓。
c、硬度：在一定范围内，随热处理温度升高及保压时间延长，硬度有所缓慢提高，提高幅度最高可达10％左右。
d、结晶度：热处理可以促进二次结晶，因而可提高结晶度。在保温4h前提下随热处理温度升高，结晶度不断升高；开始稍快一些，超过140℃后，稍缓一些。在热处理温度为180℃前提下，随保温时间延长，开始结晶度不变；但保温时司超过120min后，结晶度迅速增大。

在塑胶扎带的应用上，苏州维本工程塑料Wintone Z63材料，作为一款耐寒耐干、免水煮强韧型扎带专用工程塑料，与传统的尼龙材料相比，Z63材料具有更好的刚性和韧性、可以帮助解决PA66扎带拉力不稳定并且容易脆断的问题（特别是低温脆断的问题），Z63材料的吸水率只有尼龙66的六分之一，水份对Z63材料做的扎带的拉力影响很小，Z63材料注塑完就具备强韧的力学性能，无需水处理。
另外，Z63材料具有比PA66更优异的耐腐蚀性，Z63材料耐酸碱、耐盐、耐水解等各类化学溶剂，可以在海洋船舶、电镀槽等各种严苛的环境中工作。

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来源：http://www.yidianzixun.com/article/0p3Nbq2y
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王海滨

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