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1、现 代 塑 料 加 工 应 用 。 。 年 第 卷 第 期聚 丙 烯 注 塑 件 结 晶 形 态 的 研 究 刘 君 怡 董 斌 斌 申 长 雨郑 州 大 学 橡 塑 模 具 国 家 工 程 研 究 中 心 , 河 南 郑 州 ,摘 要 用 射 线 衍 射 法 测 定 了 注 射 成 型 聚 丙 烯 的 结 晶 度 , 并 用 偏 光 显 微 镜 法 观 察 了 它 的 结 晶 形 态 口 结 果 表 明 , 聚 丙 烯结 晶 度 随 着 距 离 浇 口 位 置 的 增 加 而 减 小 , 并 观 察 到 表 芯 结 构 中 纤 维 晶 层 的 厚 度 随 着 注 射 温 度 的 升 高 而
2、减 小 。关 键 词 射 线 衍 射 法 偏 光 显 微 镜 法 注 塑 聚 丙 姗 结 晶 度 表 一 芯 结 构, , , ,一一一一聚 丙 烯 在 注 射 成 型 的 过 程 中 , 不 同 的 工 艺条 件 或 位 于 型 腔 中 的 不 同 位 置 结 晶 行 为 是 有 差异 的 , 而 结 晶 形 态 对 注 塑 制 品 的 物 理 机 械 性 能 有着 重 要 的 影 响 。 因 此 , 研 究 注 射 成 型 聚 丙 烯 的 结晶 形 态 对 控 制 制 品 质 量 具 有 很 重 要 的 指 导 意 义 。判 定 结 晶 形 态 的 标 准 是 结 晶 度 、 晶 体 形
3、状 、 形 态 、晶 粒 尺 寸 及 等 规 指 数 等 。 其 中 , 结 晶 度 是 表 征 聚、合 物 性 质 的 重 要 参 数 , 聚 合 物 的 物 理 机 械 性 能 和结 晶 度 有 着 密 切 的 联 系 。 聚 合 物 在 注 塑 过 程 中由 于 流 动 剪 切 会 诱 导 结 晶 。 在 靠 近 模 壁 处 会 对熔 体 产 生 很 大 的 剪 切 力 , 强 烈 的 剪 切 作 用 使 高 分子 链 取 向 而 生 成 纤 维 晶 核 , 并 进 一 步 生 成 纤 维 状晶 体 , 被 称 为 表 层 而 处 于 模 具 型 腔 中 心部 位 的 熔 体 则 受 到
4、 很 小 的 剪 切 力 , 有 利 于 球 晶 生长 , 就 会 形 成 球 晶 结 构 , 称 之 为 芯 层 。 在力 学 性 能 中 , 拉 伸 强 度 、 挠 曲 强 度 、 模 量 在 取 向 方向 上 显 著 增 加 , 而 在 与 取 向 方 向 垂 直 的 方 向 上 则降 低 。试 验 部 分原 料扬 子 石 油 化 工 股 份 有 限 公 司 产 的 聚 丙 烯 , 牌号 为 。结 晶 度 的 测 量, 试 样 的 制 备分 别 采 取 , , , 种 注 射 温度 下 注 塑 出 试 件 , 试 件 形 状 如 图 所 示 。 而 且 由于 在 注 塑 过 程 中 试
5、件 上 不 同 部 位 的 温 度 和 压 力的 分 布 是 不 同 的 , 就 有 可 能 造 成 试 件 上 不 同 部 位的 结 晶 形 态 发 生 变 化 。 因 而 根 据 试 件 在 型 腔 中距 离 浇 口 远 近 不 同 进 行 结 晶 形 态 的 考 察 。 试 样的 取 样 方 法 如 图 所 示 , 其 中 位 置 位 于 距 离收 稿 日 期 一 一 修 改 稿 收 到 日 期 一 一 。作 者 简 介 刘 君 怡 , 一 女 , 郑 州 大 学 材 料 加 工 工 程 专 业在 读 硕 士 研 究 生 , 研 究 方 向 为 高 分 子 成 型 加 工 数 值 模 拟
6、 。国 家 自 然 基 金 重 大 项 目 基 金 号 。刘 君 怡 等 聚 丙 烯 注 塑 件 结 晶 形 态 的 研 究浇 口 近 端 , 位 置 位 于 试 件 中 部 , 位 置 位 于 试件 末 端 即 距 离 浇 口 远 端 , 再 按 照 图 把 试 样 剪 切成 的 正 方 形 。 并 且 为 保 证 试 样表 面 的 平 整 度 , 需 要 用 金 相 砂 纸 把 试 样 磨 平 , 磨的 过 程 中 要 注 意 不 要 引 入 额 外 的 应 力 。晶 系 。 图 中 用 计 算 机 分 峰 程 序 计 算 出 结 晶衍 射 峰 和 非 晶 散 射 峰 的 积 分 强 度
7、扣 除 背 底 , 然后 计 算 出 结 晶 度 如 表 。表 射 线 衍 射 法 测 定 聚 丙 烯 结 晶 度注 射 温 度 位 置图 飞 注 塑 试 件 形 状 及 尺 寸队队圈圈图 试 样 取 样 位 置试 验 条 件采 用 射 线 衍 射 仪 , 电 压 , 电 流, 对 上 述 试 样 以 “ 的 扫 描 速 度 作 步 进扫 描 , 扫 描 范 围 。 一 。 。晶 体 形 态 的 观 察仍 然 采 用 , , 个 位 置 处 的 试 样 , 用 超薄 切 片 机 沿 着 试 样 厚 度 方 向 上 切 取 , 且 切 取 厚 度不 大 于 拼 , 再 将 切 片 放 在 载 玻
8、 片 上 , 用 偏 光显 微 镜 进 行 观 察 。结 果 与 讨 论结 晶 度 的 测 量注 射 温 度 为 , 位 于 浇 口 近 端 即 位 置处 试 样 的 射 线 衍 射 一 曲 线 如图 所 示 。 仇 , 。 、” , ,鲤 飞里 ” “ 爪 唇 毕 ,鬓 ” 叩 胆 铂 巍 , , 滩 从梦 “ ” 以 浏 川 酬 服 喇 俪 邢 际 濡 湍 斋 湘 袖 俪口图 聚 丙 烯 射 线 衍 射所 得 曲 线 与 标 准 曲 线 对 比 可 判 定 结 晶 区 属由 表 可 以 看 出 试 件 上 不 同 位 置 的 结 晶 度有 一 定 变 化 。 除 了 注 射 温 度 为 的
9、 试 件 , 在其 他 注 射 温 度 下 , 均 为 距 离 浇 口 近 端 结 晶 度 大 ,距 离 浇 口 远 端 结 晶 度 小 。 这 是 由 于 注 射 压 力 的剪 切 作 用 对 聚 合 物 的 结 晶 过 程 有 着 重 要 影 响 , 因为 应 力 作 用 使 分 子 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 ,结 晶 时 间 缩 短 , 从 而 加 速 了 结 晶 作 用 。 而 注 射 压力 在 型 腔 的 传 递 过 程 中 有 一 定 损 失 , 即 熔 体 在 距离 浇 口
10、 近 端 受 到 的 剪 切 应 力 大 , 因 剪 切 诱 导 结晶 , 所 以 结 晶 度 会 偏 大 在 距 离 浇 口 远 端 受 到 的剪 切 应 力 小 , 结 晶 度 就 会 偏 小 。 另 外 , 从 表 中还 可 以 看 出 , 注 射 温 度 对 结 晶 度 也 有 一 定 影 响 。晶 体 形 态 的 观 察图 为 位 置 处 , , 个 不同 注 射 温 度 的 表 一 芯 结 构 均 放 大 。 倍 。由 图 可 知 随 着 注 射 温 度 的 升 高 , 表 层 厚 度减 小 。 该 现 象 和 由 和 。 等 提 出 的 基于 流 动 诱 导 所 导 致 分 子
11、形 变 的 统 一 结 晶 模 型 理论 所 预 测 的 结 果 是 一 致 的 。当 注 射 温 度 较 低 时 , 剪 切 速 率 较 小 , 而 较 长的 剪 切 时 间 会 使 熔 体 在 充 填 阶 段 更 为 有 效 地 冷却 , 这 种 情 况 就 会 导 致 在 离 模 壁 较 远 的 地 方 也 产生 较 高 的 剪 切 速 率 , 从 而 使 这 部 分 的 熔 体 分 子 变形 程 度 增 大 。 同 时 , 图 是 用 软 件 分 析 的模 具 型 腔 壁 处 的 剪 切 应 力 和 时 间 的 关 系 图 。 从图 中 可 以 看 出 , 在 充 填 阶 段 , 注
12、射 温 度 越 低 , 模壁 处 的 熔 体 受 到 的 剪 切 应 力 越 大 。 强 烈 的 剪 切作 用 使 高 分 子 链 取 向 而 生 成 原 纤 晶 核 , 并 进 一 步沿 其 自 身 轴 向 成 核 , 然 后 形 成 了 纤 维 状 晶 体。 而 芯 部 受 剪 切 作 用 极 弱 , 且 塑 料导 热 不 良 , 熔 体 冷 却 缓 慢 , 有 利 于 球 晶 生 长 , 故 芯部 是 大 球 晶 层 。 因 此 , 注 射 温 度 越 低 接 近 模 壁 处现 代 塑 料 加 工 应 用 年 月表 层 会 越 厚 , 而 注 射 温 度 越 高 , 表 层 就 会 越
13、薄 。此 外 , 表 层 的 厚 度 还 会 受 到 聚 合 物 材 料 相 对 分 子质 量 和 其 他 成 型 条 件 的 影 响 。图 模 具 型 腔 壁 处 的 剪 切 应 力 和 时 间 的 关 系结 论图 表 一 芯 结 构通 过 对 聚 丙 烯 注 塑 件 结 晶 度 的 测 定 和 晶 体形 态 的 观 察 , 发 现 在 各 注 射 温 度 下 基 本 上 为 浇 口附 近 处 的 结 晶 度 大 , 距 离 浇 口 远 端 的 结 晶 度 小 。在 样 件 的 某 一 位 置 处 观 察 其 厚 度 方 向 上 的 表 一 芯结 构 , 表 层 的 厚 度 随 着 注 射
14、温 度 的 升 高 而 减 小 。可 见 , 不 同 的 注 射 温 度 和 在 型 腔 中 的 不 同 位 置 都会 对 材 料 的 结 晶 度 和 结 晶 形 态 产 生 一 定 的 影 响 。参 考 文 献, , , , , ,享 、 享 、 争 瞬 娜 鹤 鹤 孚 争 争 鹤 争 争 争 争 争 争 争 争 争 争 争 争 争 争 争 争 争 争 争 争 享 、 寥 、争 争 享 知 争 争 享 孕 争 争 争 争可 用 激 光 焊 接 的 新 型 尼 龙 混 合 物 公 司 首 先 开 发 出 一 种 新 系 列 的 离 子 键 聚 合 物 抗 静 电据 “ , , ” 报 道 ,
15、剂 , 其 用 于 食 品 、 饮 料 、 电 器 和 文 具 的 聚 烯 烃 材公 司 出 品 了 一 系 列 可 用 激 光 焊 接 的 玻 料 包 装 中 , 这 种 添 加 剂 不 仅 具 有 抗 静 电 特 性 , 而 且 具 有 高纤 填 充 尼 龙 混 合 物 。 美 国 全 国 塑 料 展 览 会 上 展 示 频 焊 接 性 能 和 湿 渗 透 性 能 。 这 种 抗 静 电 剂 不 含 有 诸 如 甘的 第 一 个 等 级 是 一 , 这 是 一 种 质 量 油 类 的 挥 发 成 分 , 适 合 用 于 吹 塑 薄 膜 、 注 射 成 型 或 吹 塑分 数 玻 纤 填 充
16、的 尼 龙 。 激 光 焊 接 需 要 种 材 料 , 成 型 。一 种 能 透 射 激 光 , 另 外 是 要 能 吸 收 激 光 。 第 一 种 材 料 放 与 表 面 型 抗 静 电 剂 相 比 , 聚 烯 烃 中 添 加 质 量 分 数在 上 面 , 这 样 激 光 能 通 过 并 到 达 下 面 的 吸 收 材 料 层 , 在 这 一 的 抗 静 电 剂 , 就 可 以 提 供 永 久 性 抗里 加 热 , 形 成 焊 接 。 激 光 透 射 部 分 似 乎 是 不 透 明 甚 至 是 静 电 性 能 , 抗 静 电 剂 几 乎 没 有 渗 出 , 且 加 工 性 能 出 色 ,黑 色 的 。 新 型 尼 龙 混 合 物 第 一 个 市 场 应 用 是 在 汽 车 后 面 抗 静 电 剂 可 以 与 基 础 树 脂 进 行 干 混 。 在 高 密 度的 引 擎 盖 上 。 公 司 现 也 在 研 制 可 以 激 聚 乙 烯 、 线 性 低 密 度 聚 乙 烯 或 聚 丙 烯 制 成 的 双 层 瓶 的
