Што такое крышталі экструзіі пластыка? 4 спосабы навучыць вас лёгка кантраляваць крышталічнасць і якасць крышталізацыі пластыкаў!

Склад пластмас — гэта сукупнасць многіх лінейных, выцягнутых палімерных злучэнняў. Ступень крышталізацыі (крышталічнасці) вымяраецца ступенню рэгулярнага размяшчэння малекул, а ступень крышталізацыі можна вымераць адлюстраваннем рэнтгенаўскіх прамянёў. Структура арганічных злучэнняў складаная, а структура пластмас яшчэ больш складаная, і структура малекулярных ланцугоў (лінейныя, цыбулападобныя, складчатыя, спіральныя і г.д.) моцна змяняецца, таму іх структура таксама моцна змяняецца ў залежнасці ад умоў фармавання.

Пластык з высокай ступенню крышталічнасці — гэта крышталічны пластык, і гравітацыйныя сілы паміж малекуламі лёгка ўзаемадзейнічаюць, што робіць яго трывалым пластыкам. Каб крышталізавацца і правільна выраўноўвацца, аб'ём памяншаецца, а ўсаджванне і цеплавое пашырэнне формы павялічваюцца. Такім чынам, чым вышэйшая крышталічнасць, тым менш празрыстая форма, але тым мацнейшая.

Крышталічныя пластмасы маюць выразна выражаную тэмпературу плаўлення (Tm), і ў цвёрдым стане малекулы размешчаны рэгулярна, усё мацней і мацней расцягваюцца. Пры плаўленні аб'ём значна змяняецца, і пасля зацвярдзення яны лягчэй сціскаюцца, унутранае напружанне не здымаецца лёгка, гатовы выраб непразрысты, цеплааддача пры фармаванні павольная, ўсаджванне пасля вырабу халодных формаў большае, а ўсаджванне пасля вырабу гарачых формаў меншае.
У адрозненне ад крышталічных пластыкаў, існуе іншы тып некрышталічных пластыкаў, якія не маюць відавочнай тэмпературы плаўлення, малекулы размешчаны нерэгулярна ў цвёрдым стане, удзельны аб'ём не моцна змяняецца пры плаўленні, яны не так лёгка сціскаюцца пасля зацвярдзення, гатовы прадукт празрысты, чым вышэй тэмпература матэрыялу, тым ён больш жоўты, і цяпло хутка рассейваецца падчас фармавання.

Характарыстыкі крышталічных пластмас наступныя:


1. Метад кантролю тэмпературы
а. чым ніжэйшая тэмпература плаўлення, тым больш спрыяе ўтварэнне аднародных зародкаў нуклеацыі, павялічваючы тэмпературу росту крышталяў, што можа палепшыць крышталічнасць, а таксама прывесці да памяншэння памеру крышталяў. Такім чынам, у спецыяльным працэсе апрацоўкі для забеспячэння перадумовы пластыфікацыі тэмпература плаўлення крыху ніжэйшая, што спрыяе крышталізацыі.
б) тэмпература астуджэння. Тэмпература астуджэння найбольш уплывае на ступень і якасць крышталізацыі і з'яўляецца найбольш эфектыўным фактарам кантролю крышталізацыі. Павольнае астуджэнне можа прымусіць пластык даўжэй заставацца ў зоне крышталізацыі, што прывядзе да павышэння ступені крышталізацыі. Аднак павольнае астуджэнне дазваляе лёгка атрымаць буйныя крышталічныя шарыкі, што не спрыяе павышэнню калянасці і цвёрдасці. Хуткае астуджэнне, з аднаго боку, дазваляе пластыку хутка праходзіць праз зону крышталізацыі, тым самым зніжаючы ступень крышталізацыі; з іншага боку, з-за кароткага часу росту крышталяў памер крышталізацый таксама змяншаецца, што спрыяе павышэнню празрыстасці і цвёрдасці. На практыцы выбар павольнага або хуткага астуджэння залежыць ад патрабаванняў да прадукцыйнасці прадукту. Калі празрыстасць прадукту высокая, яго неабходна хутка астудзіць; калі калянасць і цвёрдасць прадукту высокія, яго трэба астудзіць павольна.

2. Метад кантролю нуклеуючага агента
Нуклеируючы агент у асноўным дадаецца для садзейнічання гетэрагеннаму зародкаўтварэнню, павышэння кропкі росту крышталяў, павелічэння крышталічнасці і здрабнення крышталічных часціц, каб палепшыць ударную глейкасць, мяжу цякучасці і бляск.
Існуе тры тыпы нуклеатараў: неарганічныя, арганічныя і палімерныя:
а. неарганічны нуклеатар неарганічны нуклеатар для тальку, у тым ліку: CaCO3, слюда, неарганічныя пігменты і г.д. Гэтыя нуклеатары ўплываюць на празрыстасць пластмас, таму іх колькасць у празрыстых прадуктах павінна быць абмежаваная.
б. арганічныя нуклеатары арганічнымі нуклеатарамі з'яўляюцца: араматычныя карбаксілаты натрыю, магнію, алюмінію, тытана і іншых металаў, арганічныя фасфаты, ферменты сарбінавай кіслаты і г.д.
c. арганічны палімерны зародкаўтваральнік арганічны палімерны зародкаўтваральнік для некаторых палімераў з высокай тэмпературай плаўлення, такіх як вінілцыклаалканы, можа быць толькі ў PP і г.д.
Варта адзначыць, што нядаўна было выяўлена, што нуклеирующие агенты могуць не толькі змяняць памер крышталяў, але і вызначаць канкрэтны тып крышталя.

3. Метад кіравання расцяжэннем
Расцяжэннепластыкавая плёнкаі крышталізаваныя ліставыя вырабы могуць прывесці да іх расшчаплення і ўтварэння меншых крышталяў, а таксама да ўтварэння серыі крышталяў уздоўж кірунку расцяжэння, што можа палепшыць трываласць вырабаў і значна павялічыць трываласць на разрыў, бляск, цвёрдасць, бар'ерную здольнасць і іншыя ўласцівасці. Метад расцяжэння, які можа змяніць якасць крышталічнага пластыка, таксама можа палепшыць яго крышталічнасць.

4. Метад кантролю тэрмічнай апрацоўкі
Тэрмічная апрацоўка, з аднаго боку, можа яшчэ больш спрыяць крышталізацыі і павялічваць крышталічнасць; з іншага боку, можа палепшыць якасць крышталізацыі, так што дэфекты крышталізацыі, якія засталіся ў выніку паспешнай крышталізацыі, могуць быць цалкам выпраўлены.
Тэрмічная апрацоўка таксама можа прывесці да розных тыпаў крышталізацыі і ўзаемных пераўтварэнняў. Напрыклад, прадукты PP, якія змяшчаюць β-крышталічную структуру, пры тэрмічнай апрацоўцы вышэй за тэмпературу плаўлення будуць расплавлены, перакрышталізаваны і ператвораны ў α-крышталічную структуру, у той час як прапанаваная шасцігранная крышталічная структура пры тэрмічнай апрацоўцы вышэй за 70°C можа быць ператворана ў α-крышталічную структуру.

Возьмем, напрыклад, PA6, пасля тэрмічнай апрацоўкі вырабаў з якога яго розныя ўласцівасці змяняюцца наступным чынам:
а. трываласць на расцяжэнне пры тэмпературы тэрмічнай апрацоўкі 120-180 ℃ і часе вытрымкі 10-120 хвілін, трываласць на расцяжэнне з павелічэннем тэмпературы апрацоўкі і часу вытрымкі, а таксама з падаўжэннем перыяду павелічэння, максімальнае змяненне можа дасягаць каля 10%.
б) ударная глейкасць пры вытрымцы 4 гадзіны і павышэнні тэмпературы апрацоўкі ад 120 ℃ да 140 ℃, ударная глейкасць знізілася амаль на 60%. Аднак пасля таго, як тэмпература перавысіла 140°C, зніжэнне было плаўным. Пры тэмпературы 180, калі час вытрымкі быў падоўжаны з 10 хвілін да 30 хвілін, ударная глейкасць таксама знізілася на 60%. Пасля таго, як час вытрымкі перавысіў 30 хвілін, зніжэнне было плоскім.
C. цвёрдасць у пэўным дыяпазоне, з павышэннем тэмпературы тэрмічнай апрацоўкі і падаўжэннем часу вытрымкі цвёрдасць павольна павялічваецца, найбольшы прырост складае каля 10%.
d. Тэрмічная апрацоўка крышталічнасці можа спрыяць другаснай крышталізацыі і, такім чынам, паляпшаць крышталічнасць. Пры тэрмічнай апрацоўцы на працягу 4 гадзін крышталічнасць павялічваецца з павышэннем тэмпературы; пачынаецца крыху хутчэй, пры тэрмічнай апрацоўцы больш за 140 ℃ — крыху павольней. Пры тэрмічнай апрацоўцы на працягу 180 ℃ па меры падаўжэння часу ізаляцыі крышталічнасць пачатка застаецца ранейшай; але пры працягласці ізаляцыі больш за 120 хвілін крышталічнасць хутка павялічваецца.

Як вызначыць крышталічнасць у пластмасах?
Існуюць тры распаўсюджаныя метады: метад шчыльнасці, метад дыфракцыі рэнтгенаўскіх прамянёў і метад ДСК.
Метад ДСК выкарыстоўваецца часцей і з'яўляецца больш дакладным, за ім ідзе метад рэнтгенаўскай дыфракцыі (РДФ), які, акрамя вымярэння крышталічнасці, таксама можа вызначыць утрыманне кожнага тыпу крышталяў у адпаведнасці са спектрам; метад шчыльнасці мае найбольшую памылку і звычайна выкарыстоўваецца толькі для параўнання адноснай крышталічнасці аднаго і таго ж рэчыва.
Акрамя гэтых трох метадаў, існуе таксама метад інфрачырвонай спектраскапіі, які заснаваны на простым разліку з дапамогай праграмнага забеспячэння для спектраграм і рэдка выкарыстоўваецца.