Question

聚合物结晶过程有何特点

Answer 1

一般来说，高聚物的结晶总是从非晶态熔体中形成的，结晶态高聚物中实际上仍包含着非晶区，其结晶的程度可用结晶度来衡量。结晶度是指聚合物中的结晶区在聚合物中所占的重量百分数。通常，分子结构简单、对称性高的聚合物以及分子间作用力较大的聚合物等从高温向低温转变时都能结晶。例如聚乙烯(PE）的分子结构简单，对称性好，故当温度由高到低转变时易发生结晶。又如聚酰胺的分子链虽比较长，但由于其分子结构中“酰胺”的存在，使得分子之间容 易形成氢键，增大了分子间的作用力，因此当温度由高到低转变时也容易出现结晶现象。由图1.7a可以看出，高聚物的结晶与低分子结晶区别很大，晶态高聚物的晶体结晶不完全，而且晶体也不及小分子晶体整齐，结晶速度慢，且没有明显的熔点，而是一个熔融的温度范围，通常称为熔限。聚合物的结晶有很多不同的形态，但以球晶形态居多。聚合物一旦发生结晶，则其性能也将随之产生相应变化。结晶可导致聚合物的密度增加，这是因为结晶使得聚合物本体的微观结构变得规整而紧密的缘故。这种由结晶而导致的规整而紧密的微观结构还可使聚合物的拉伸强度增大，冲击强度降低，弹性模量变小，同时，结晶还有助于提高聚合物的软化温度和热变形温度，使成型的塑件脆性加大，表面粗糙度值增大，而且还会导致塑件的透明度降低甚至丧失。
注射成型后的塑件是否会产生结晶以及结晶度的大小都与成型过程中塑件的冷却速率有很大关系。由于结晶度对塑件的性能有很大影响，工业上常采用热处理方式来提高塑件的性能。