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?速度分布與末端效應

由于結晶度能影響注塑加工的性能,因而工業(yè)上常采用熱處理的方法使非晶相轉變?yōu)榫?、不太穩(wěn)定的晶形結構轉變?yōu)榉€(wěn)定的晶形結構以及微小的晶粒轉變?yōu)檩^大的晶粒等,從而改善具有結晶傾向的聚合物所成型的塑件性能。在聚合物成型過程中,由于受剪切力和拉伸力的作用,聚合物會發(fā)生取向作用。取向分為兩種:一種是聚合物熔體的大分子及其添加物在剪切流動中沿著運動方向排列。成為流動取向;另一種是在拉伸力的作用下,大分子或微晶等結構沿受力方向排列,成為拉伸取向。
 
增加管子或口模平直部分的長度、適當降低成型時的壓力和提高成型溫度、擠出物加以適當速度的牽引或拉伸等,均有利于減小或消除末端效應帶來的不利影響。在成型加工過程中,聚合物會發(fā)生某些物理和化學變化。例如在某些條件下,聚合物能夠結晶或改變結晶度,借外力作用產生分子取向,在某些情況下聚合物還能發(fā)生降解或交聯(lián)反應。
 
聚合物結晶的總速率,受晶核生成和晶體生長速率共同制約,其一般變化為開始慢,然后很快達到極大值,隨后逐漸減慢為零。具有結晶傾向的聚合物,在成型過程中會不會出現(xiàn)晶形結構,需由成型時的冷卻速率來決定。至于出現(xiàn)晶形結構后其結晶度有多大、各部分的結晶情況是否一致,在很大程度上取決于冷卻條件的控制。
 
在成型過程中出現(xiàn)的這些物理和化學變化,能引起聚合物的力學、光學、熱性能以及其他性質的變化。了解聚合物加工過程中產生的結晶、取向、降解和交聯(lián)等現(xiàn)象的物理和化學變化的特點以及成型工藝條件對他們的影響,并根據(jù)產品性能和用途需要,對這些物理和化學變化進行控制,對聚合物的成型和應用都有很重要的實際意義。
 
根據(jù)聚集態(tài)的特點,聚合物的結構分成結晶型和無定形兩種。結晶型聚合物其結晶程度可用結晶區(qū)在聚合物中所占的質量分數(shù)-結晶度來度量。在聚合物從較高溫度冷卻至熔點時,如果它某一局部的分子鏈段已成為有序排列,且其大小已能使晶體自發(fā)地生長,則這種大小的有序排列的微粒成為晶坯。
 
當流體由儲槽、大管進入導管時就不屬于穩(wěn)定流動,流體各質點運動速度的大小和方向都隨時發(fā)生變化,因而其速度分布曲線非常平坦而成直線,只有貼近管壁極薄一層液層處,其速度驟降,至管壁處為零。入口效應和出口膨脹效應通常對塑料的成型都是不利的,特別是在注塑加工成型、擠出成型和拉絲過程中,可能導致產品變形和扭曲,降低塑件的尺寸穩(wěn)定性,并可能在塑件內產生應力,降低塑件物理和力學性能。
 
分子主鏈的運動停止,所以,晶坯的生長和晶體的生長都會隨之停止,于是,凡尚未開始結晶的分子均以無序狀態(tài)或非結晶態(tài)保持在聚合物中,從而構成了聚合物中的非晶區(qū)。在晶核形成的過程中,如果熔體中存在外來的物質,則會大大提高晶核的生成速率。當溫度下降時,由于分子鏈段活動阻力增大而使晶體的生長速率隨之下降。
 
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