塑料成型过程中如何结晶形成
塑料成型的理论基础
1.3 流动带来的缺陷
✓ 管壁滑移:在剪切作用下，聚合物熔体在管壁处的速率不为零。滑移程度不仅 与聚合物的化学结构有关，而且与是否采用润滑剂和管壁的性质有关；
✓ 末端效应（挤出胀大）：熔体从口模出来后其直径大于口模直径，或称离模 膨胀，是分子链的弹性回复造成的。聚合物分子在流动中受到拉伸力的作用 ，弹性变形受到粘性阻滞，出口模后才能恢复，对制品的外观、尺寸，对产 量和质量都有影响。增加管子或口模平直部分的长度（即增加口模的长径比 ），适当降低成型时的压力和提高成型温度，采用强制定型装置，并对挤出 物加以适当速度的牵引或拉伸等，均有利于减小或消除弹性变形带来的影响 。
②其产生主要依赖于应力而非温度 ③制品使用时一般不会解取向
益处：可使制品在取向方向上的强度和光 泽提高
害处：无论何种取向，都会使制品性能表 现为各向异性，造成制品内应力，翘曲变 形，沿与取向方向垂直方向上的力学及其 它性能变劣，取向后热收缩率变大等，都 应极力避免。
3.5.1 热固性塑料模压制品中纤维状填料的定向
3.1影响聚合物的结晶能力的因素
• 链的规整性：规整度越高，越容易结晶；此外， 结构不对称但空间排列规整的聚合物也容易结晶；
• 分子链节和柔性：分子链节小柔性适中的容易结 晶，主要原因是易于成核，链的活动能力强，易 于使适当的构象排入晶格而形成结晶结构；
• 规整结构的稳定性：规整结构只能说明分子链能 够排列成整齐的阵列，但不能保证该阵列在分子 运动下的稳定性。
①流动取向，聚合物处于流动状态时，由于受剪切力作用流动， 取向单元沿流动方向所做的平行排列；成型时的流动取向，可分为 填充物和聚合物分子取向例如纤维会在剪应力作用下发生定向排列 。
成型加工简答题
? 拖拽流动：在具有部分动件的流道中的流动。<受力：拉伸力、剪切力>，如在挤出机螺槽中的聚合物流动以及线缆包覆物生产口模中。
8、牛顿流体及非牛顿流体在圆管中的流动特征各是什么？
三、简答题：
1、请用粘弹性的滞后效应相关理论解释塑料注射成型制品的变形收缩现象以及热处理的作用。（课本P12）
答：○1塑料注射成型制品的变形收缩。当注射制件脱模时，大分子的形变并非已经停止，在贮存和使用过程中，制件中大分子的进一步形变能使制件变形。制品收缩的主要原因是熔体成型时骤冷使大分子堆积得较松散（即存在“自由体积”）之故。在贮存和使用过程中，大分子的重排运动的发展，使堆积逐渐紧密，以致密度增加体积收缩。能结晶的聚合物则因逐渐形成结晶结构而使成型的制品体积收缩。制品体积收缩的程度是随冷却速度增大而变得严重，所以加工过程急冷（骤冷）对制件的质量通常是不利的。无论是变形或是体积收缩，都将降低制品的因次稳定性；严重的变形或收缩不均匀还会在制品中形成内应力，甚至引起制品开裂；同时并降低制品的综合性能。
真空成型、压力成型、压延、弯曲成型等加工
聚合物完全变为粘性流体，其形变不可逆，这种力学状称为粘流态。
熔融纺丝、注射、挤出、吹塑、贴合等加工
4、画出几种典型流体的剪切力-剪切速率流动曲线，并简单说明各自的流变行为特征。
宾汉流体：
与牛顿流体相同， 剪切速率～ 剪切应力的关系也是一条直线，不同处：它的流动只有当 t 高到一定程度后才开始，需要使液体产生流动的最小应力ty称为屈服应力。当t < ty时，完全不流动 。
关于塑料结晶性、收缩率和流动性的解析
本文摘自再生资源回收-变宝网（）关于塑料结晶性、收缩率和流动性的解析一、结晶性1、热塑性塑料按其冷凝时无出现结晶现象可划分为结晶型塑料与非结晶型（又称无定形）塑料两大类。
所谓结晶现象即为塑料由熔融状态到冷凝时，分子由独立移动，完全处于无次序状态，变成分子停止自由运动，按略微固定的位置，并有一个使分子排列成为正规模型的倾向的一种现象。
2、作为判别这两类塑料的外观标准可视塑料的厚壁塑件的透明性而定，一般结晶性料为不透明或半透明（如POM等），无定形料为透明（如PMMA等）。
但也有例外情况，如聚四甲基戍烯为结晶型塑料却有高透明性，ABS为无定形但却并不透明。
3、在模具设计及选择注塑机时应注意对结晶型塑料时，料温上升到成型温度所需的热量多，要用塑化能力大的设备。
二、收缩率影响热塑性塑料成型收缩的因素如下：1、塑料品种热塑性塑料成型过程中由于还存在结晶化形起的体积变化，内应力强，冻结在塑件内的残余应力大，分子取向性强等因素，因此与热固性塑料相比则收缩率较大，收缩率范围宽、方向性明显，另外成型后的收缩、退火或调湿处理后的收缩率一般也都比热固性塑料大。
2、塑件特性成型时熔融料与型腔表面接触外层立即冷却形成低密度的固态外壳。
由于塑料的导热性差，使塑件内层缓慢冷却而形成收缩大的高密度固态层。
所以壁厚、冷却慢、高密度层厚的则收缩大。
另外，有无嵌件及嵌件布局、数量都直接影响料流方向，密度分布及收缩阻力大小等，所以塑件的特性对收缩大小、方向性影响较大。
3、进料口形式、尺寸、分布这些因素直接影响料流方向、密度分布、保压补缩作用及成型时间。
直接进料口、进料口截面大（尤其截面较厚的）则收缩小但方向性大，进料口宽及长度短的则方向性小。
距进料口近的或与料流方向平行的则收缩大。
4、成型条件模具温度高，熔融料冷却慢、密度高、收缩大，尤其对结晶料则因结晶度高，体积变化大，故收缩更大。
模温分布与塑件内外冷却及密度均匀性也有关，直接影响到各部分收缩量大小及方向性。
第五章 聚合物加工中的物理化学变化
4、低分子物和固体杂质的影响
固体杂质的影响：阻碍或促进结晶作用。起促进作用的 类似于晶核，能形成结晶中心，称为成核剂。 溶剂等的作用： 在聚合物熔体结晶过程中起晶种作用 的试剂，也为成核剂，如：有机芳酸及盐类（苯甲酸、苯甲 酸镉、对羟基苯甲酸及其钠盐），加入后能加快结晶速率， 生成的球晶尺寸小，材料刚性增加，力学性能提高，透明性 提高。溶剂CCl4扩散到聚合物中，能使其在内应力作用下的 小区域加速结晶。
塑性形变
当外力克服屈服应力时使高弹态下的大分 子链发生结缠和滑移。
B Y
A
应 力
B
Y A
y E
A Y
应变
B
当σ < σy时，只能对材料产生高弹形变，取向程度低、取向结 构不稳定。 当σ>σy时并持续作用于材料，能对材料进行塑性形变，它迫 使高弹态下大分子作为独立单元发生解缠和滑移，因为不可逆， 所以取向结构稳定、取向度高。
3、结晶取向和非结晶取向
根据聚合物取向时的结构状态不同取向分为结晶 取向和非结晶取向。 结晶取向是指发生在部分结晶聚合物材料中的取向； 非结晶取向则指无定形聚合物材料中所发生的取向。
4、单轴取向和双抽取向
根据取向的方式不同，取向又可分为单轴取向和双轴取向 （又称平面取向）。 单轴取向是指取向单元沿着一个方向做平行排列而形成 的取向状态； 双轴取向则指取向单元沿着两个互相垂直的方向取向。
2、塑化温度及时间
结晶型聚合物在成型过程中必须要经过熔融塑化阶段。
塑化中熔融温度及时间也会影响最终成型出的制品的结 晶结构。 塑化： 指聚合物在设备中加热达到充分的熔融状态，使之具 有良好的可塑性。
若塑化时熔融温度低，熔体中就可能残存较多的晶核；
塑料原材料基础—塑料的三个形态
塑料原材料基础—塑料的三个形态大家好，今天继续讲一下塑料的基础，上次我们说到了塑料的结晶与非结晶，今天我们讲一下塑料的三个形态：玻璃态、高弹态、粘流态。
高聚物在不同温度下会呈现三种不同的物理状态:玻璃态、高弹态、黏流态。
不同的状态具有不同的力学性能，这对高分子材料的成型加工和使用范围都有很大影响。
(1)玻璃态Tg是高聚物的重要特征温度，叫玻璃化温度。
它不是一个固定的温度值，而是随测试方法和条件不同而变化的。
当温度低于Tg时，高聚物是刚硬的，处于玻璃态，是坚硬的固体。
此时，由于分子运动能量低，链段运动被冻结，只能使主链内的键长和键角有微小的改变。
在宏观上表现为聚合物在受力方向上有很小的弹性变形，由于弹性模量高，形变值小，所以处于玻璃态的聚合物只能进行一些车、铣、削、刨等机械加工。
这一聚集态也是聚合物的使用态。
材料使用的下限温度称为脆化温度，低于脆化温度时，材料受力容易发生断裂破坏。
(2)高弹态在玻璃化温度Tg和勃流温度Tf之间，聚合物处于高弹态，也叫橡胶态。
处于高弹态的高聚物有以下重要特性:①可回复的弹性变形量高达100%～1000%，但变形的恢复不是瞬时完成的。
而金属材料的普弹形变不超过1%。
②弹性模量比普通弹性材料小三个数量级，一般只有lOkgf/cm²的数量级，且随绝对温度升高而升高。
③在快速拉伸时(绝热过程)，高聚物温度上升，而金属材料温度下降。
如果把橡胶薄片拉长，把它贴在嘴唇或面颊上，就会感到橡皮在伸长时发热，回缩时吸热。
④形变与时间有关，橡胶受到外力(应力恒定)压缩或拉伸时，形变总是随时间而发展，最后达到最大形变，这种现象叫蠕变。
原因:由于橡胶是长链分子，整个分子的运动都要克服分子间的作用力和内摩擦力，高弹形变就是靠分子链段运动来实现的。
整个分子链从一种平衡状态过渡到与外力相适应的平衡状态，可能需要几分钟、几小时甚至几年。
也就是说，在一般情况下形变总是落后于外力，所以橡胶形变需要时间。
4 聚合物成型加工过程的物理和化学变化
聚合物在管道中和模具中的流动取向
取向结构的分布规律
1. 在垂直于流动方向上取向度有差异
等温流动区合物制品中取 向度的分布（1）
2. 流动方向上取向度有差异 模腔中，流动方向上分子的取向程度是 逐渐减小 取向程度最大的不在浇口处，而在距浇 口不远的位置上 挤出成型中，有效取向主要存在较早冷 却的次表层。
二、影响降解的因素
（一）聚合物的结构
1.主链上与叔碳原子或季碳原子相邻的键不 稳定。 伯碳>仲碳>叔碳>季碳 2. 双键β位置上单键不稳定，使降解程度提 高，如橡胶易降解。 3. 取代基：分布（规整使强度提高）；极 性（使强度提高）；氯原子（易分解）
4. 主链含芳杂环、饱和环和结晶的 聚合物不易降解。 5. 含有C杂链结构，如-O-、-O-CO、 -NH-CO-、-NH-COO-等容易降解。 6. 杂质水，金属，易降解，杂质是 降解的催化剂。
应力对结晶速度和结晶度的影响
剪切力、拉伸力的作用使分子取向， 形成有序排列，结晶速度提高，结晶度 提高； 静压力提高使分子链运动减弱，不 利于分子链运动，相当于提高了结晶温 度，提高了结晶度； 但应力作用时间不能太长，否则取 向结构松弛，结晶速度会下降。
应力对晶体结构和形态的影响
τ ↑ ，σ ↑ ，纤维状晶体。 随γ ↑， ε↑，伸直链晶体↑，Tm ↑ 低压时，生成大而完善的球晶，脆 高压时，小而形状不规则的球晶，韧
（二）温度的影响（热降解）
降解的反应速度随T升高而增大，
K d Ad e
Ed RT
T升高，加热时间长，降解快
温度对PS降解反应速率的影响
（三）氧的影响 O2在高温下→过氧化结构，键能弱，不稳 定，Ed低→易降解 饱和聚合物不易形成过氧化物，只是薄弱 点形成过氧化结构；不饱和聚合物双键活 跃，易氧化形成过氧化物，易降解。
聚合物加工过程中的物理和化学变化-结晶
球晶的形成过程 聚合物从浓溶液中析出或由熔体冷却时。熔体中的有序 区域（链束）形成尺寸很小的晶坯（结晶团簇），晶坯长大 到某一尺寸时转变为初始晶核；大分子链通过热运动在晶核 上重排而形成最初的晶片。
初始晶片沿晶轴方向生长（此时晶轴与球晶半径相同）， 接着出现偏离球晶半径方向的生长（即纤维状生长），并逐 渐形成初级球晶。球晶在生长过程中形成双眼结构，初级球 晶长大后即形成球晶。
b.聚合物在熔融状态的停留时间，高温下停留时间越长结 晶结构破坏越严重，残存的晶核越少
在熔融温度高和熔融时间长，晶体冷却时晶核的生成主要 是均相成核，结晶速度慢，结晶尺寸大。 在熔融温度低和熔融时间短，晶体冷却时晶核的生成主要 是异相成核，结晶速度快，结晶尺寸小而均匀，有利于提高制 品的力学强度、耐磨性和热畸变温度。
长大过程中球晶与周围的球晶相连接，在球晶之间形成直 线切截的界线。球晶的外形为具有直线状边界的多面体。
球晶由无数微小晶片按结晶生长规律向四面八方生长形成 的一个多晶聚集体，球晶中的晶片有扭曲的形状并相互重叠。
（3）伸直链晶片 由完全伸展的分子链平行规整排列而成的小片状 晶体，晶体中分子链平行于晶面方向，晶片厚度基本 与伸展的分子链长度相当。这种晶体主要形成于极高 压力下。如：聚乙烯在温度高于200℃，压力大于 400Mpa结晶时，可以得到伸直链晶体。 最稳定，可大幅提高聚合物的力学强度，如果能 提高制品中伸直链结构警惕的含量，可以有效的提高 聚合物的力学强度，但在常见的成型方法中，因压力 不足很难使聚合物形成伸直链晶体。
5、二次结晶及后结晶 一次结晶完后在一些残留的非晶区和晶体不完整部分即晶体 间的缺陷或不完善区域，继续进行结晶和进一步完整化过程。 二次结晶速度很慢，需要很长时间。 后结晶：聚合物加工过程中一部分来不及结晶的区域在加工 后发生的继续结晶过程。发生在球晶界面，是初始结晶的继续。 二次结晶及后结晶都会使制品的性能和尺寸在使用和储存中 发生变化，影响制品的正常使用。 热处理（退火）： 在 Tg~Tm间对制品进行热处理，可加速聚合物二次结晶和后 结晶的过程，是一个松弛过程，通过适当的加热使分子链段加 速重排以提高结晶度和使晶体结构趋于完善。 热处理温度控制在最大结晶温度Tmax ，接近于等温和静态 的结晶过程。 通过热处理结晶度提高，晶体结构完善，制品的尺寸和形 状稳定性提高，内应力降低；耐热性提高。
塑料结晶温度-概述说明以及解释
塑料结晶温度-概述说明以及解释1.引言1.1 概述塑料结晶温度是指塑料在一定条件下，通过热处理或冷却过程使分子有序排列而发生结晶的温度。
塑料材料的结晶过程是其在加热时分子链的有序排列，使其形成规则的结晶区域，并最终达到熔融状态。
塑料结晶温度的研究对于理解塑料材料的热处理过程、改善塑料制品的性能，以及指导塑料制品的加工工艺具有重要意义。
塑料的结晶温度受多种因素的影响，包括塑料分子的化学结构、分子链的长短和支化程度、分子间力的作用等。
对于不同的塑料材料，其结晶温度可能会有较大的差异。
因此，准确测定塑料的结晶温度对于研究和开发新型塑料材料以及优化塑料制品的性能至关重要。
目前，有许多方法被用于测定塑料的结晶温度，包括差示扫描量热法（DSC）、热机械分析法（TMA）、X射线衍射法等。
这些方法可以通过测量塑料材料的热性能、结构变化和晶体形态来确定其结晶温度。
同时，结晶温度的测定也可以借助计算机模拟和数值模型来预测和优化。
塑料结晶温度的应用领域广泛。
在塑料制品的加工工艺中，了解塑料的结晶温度有助于选择合适的加工温度和冷却条件，从而提高塑料制品的成品率和质量。
此外，塑料结晶温度还在塑料改性、塑料复合材料和塑料可降解材料等领域发挥着重要作用。
随着对塑料结晶温度研究的深入，我们可以预期在未来的研究中，人们将探索更多的塑料结晶温度测定方法、深入理解塑料结晶的机理以及发展更具性能优越的塑料材料。
1.2文章结构文章1.2 文章结构:本文将按照以下结构进行叙述:第一部分是引言部分，主要对本文的研究领域进行概述，介绍塑料结晶温度的背景和重要性。
同时，还将呈现文章的整体结构安排和目的，为读者提供一个清晰的导引。
第二部分是正文部分，将详细讨论塑料结晶温度的定义、影响因素、测定方法和应用领域。
在2.1节，将解释塑料结晶温度的定义，并探讨其在塑料工业中的重要性。
在2.2节，将分析影响塑料结晶温度的因素，包括塑料的分子结构、热处理条件等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
本文摘自再生资源回收-变宝网（）塑料成型过程中如何结晶形成
在聚合物成型过程中，不仅经历加热和冷却过程，而且受到剪切应力、拉伸应力等作用。
料制品也随着发生一系列的物理和化学变化。
这些变化主要包括结晶、取向、降解和交联它们对塑料制品的质量和性能有着决定性的影响。
以下各节格分别加以讨论。
塑料成型过程中熔体受到剪切应力或拉伸应力作用，产生流动、取向等，所以在成型过程中聚合物的结晶是动态结晶。
同时，不仅制品中同一区域的熔体温度随时间延长而降低，而且同一时间不同区域的制品所处的温度也不同，因此成型中聚合物结晶还是非等温过程。
结晶聚合物的形态结构不仅与聚合物本身的分子结构有关，还与其结晶形成的历史密切相关。
1、冷却速度的影响
温度对聚合物结晶有着显著的影响。
在Tm—Tg的范围内，结晶温度稍有变化，即使变化1℃，也可使结晶速度相差几倍到几十倍。
因此，在塑料成型过程中温度从Tm
降低到Tg以下时的冷却速度，决定着制品是否能形成结晶以及结晶的速度、结晶度、晶体的形态和尺寸等。
冷却速度慢，聚合物的结晶过程从均相成核作用开始，在制品中容易形成大的球晶。
而大的球品结构使制品发脆，力学性能下降。
冷却程度不够容易使制品扭曲变形。
如果冷却速度过快，聚合物熔体的过冷程度大，骤冷使聚合物来不及结晶而成为过冷液体的非品结构，以致制品体积松散。
在厚制品的内部由于冷却温度稍慢仍可形成微晶结构，使得制品内外结晶程度不均匀，制品会产生内应力。
同时，由于制品中的微品和过冷液体结构不稳定，成型后的继续结晶会改变制品的形状尺寸和力学性能。
在塑料成型中常采用中等的冷却速度，控制冷却温度在最大结晶温度和rl之间。
塑料制品表面层能在较快的时间内冷却成为硬壳。
冷却过程中接近表层的区域先结晶，内层因在较长的时间内处于Tg以上的温度范围，有利于晶体的生长。
因此，制品的晶体结晶完整，结构稳定，外观尺寸稳定性好。
2、退火
退火（热处理）的方法能够使结晶聚合物的结晶趋于完善（结晶度增加），将不稳定结晶结构转变为稳定的结晶结构，微小的晶粒转变为较大的品粒等。
退火可明显使晶片厚度增加，熔点提高，但在某些性能提高的同时又可能导致制品“凹陷”或形成空洞及变脆。
此外，退火也有利于大分子的解取向和消除注射成型等过程中制品的冻结应力。
3、应力、应变作用的影响
塑料在挤出、注射、压延、模压和薄膜拉伸等成型过程中，受到高流体静压力的作用而使聚合物的结晶作用加快。
在拉伸和剪切应力作用下，大分子沿应力或应变的方向伸宣并有序排列，有利于诱发晶核形成和晶体的生长，使结晶速率增加，片晶厚度增加。
例如，在500MPa的压力下，聚合物可能生成完全伸直链晶体。
聚合物熔体的结晶度随着应力的增加而增大，并且压力能使熔体结晶温度升高。
本文摘自变宝网-废金属_废塑料_废纸_废品回收_再生资源B2B交易平台网站；
变宝网官网：/tags.html?qx
买卖废品废料，再生料就上变宝网，什么废料都有！。