成核剂

塑料的物理、力学性能与温度密切相关，温度变化时塑料的受力行为发生变化，呈现出不同的物理状态，表现出分阶段的力学性能特点。塑料在受热时的物理状态和力学性能对塑料的成型加工有着非常重要的意义。1.塑料的热力学性能塑料在不同的温度下所表现出来的分子热运动特征称为聚合物的物理状态。热塑性塑料的物理状态分为玻璃态（结晶型聚合物亦称结晶态）、高弹态和粘流态。图1-3所示为线型无定形聚合物和线型结晶型聚合物受恒定压力时变形程度与温度关系的曲线，也称热力学曲线。（1）线型无定形聚合物在受热时的物理状态1）玻璃态塑料在温度以下的状态是坚硬的固体，称之处于玻璃态，它是大多数塑件的使用状态。处于此状态的塑料，在外力作用下分子链只能发生很小的弹性变形并且弹性变形服从胡克定律。称为玻璃化温度，是聚合物从玻璃态转变为高弹态（或高弹态转变为玻璃态）的临界温度，是多数塑料使用的上限温度，也是合理选择塑料的重要参数。聚合物在以下还存在一个脆化温度，聚合物在此温度下受力很容易断裂，所以是塑料使用的下限温度。~的范围越宽，表明塑料的使用温度范围越宽广。2）高弹态当塑料受热温度超过时，由于聚合物的链段运动，塑料进入高弹态。处于这一状态的塑料类似橡胶状态的弹性体，其形变能力显著增大，但仍具有可逆的形变性质。从图1.3曲线1可以看到，线型无定形聚合物有明显的高弹态。图1-3线型聚合物的热力学曲线1—线型无定形聚合物2—线型结晶聚合物3）粘流态当塑料受热温度超过时，由于分子链的整体运动，塑料开始有明显的流动，塑料开始进入粘流态变成粘流液体，通常也称之为熔体。在这种状态下，塑料熔体在不太大的外力作用下就能引起宏观流动，此时形变主要是不可逆的塑性形变，一经成型和冷却后，其形变会永远保持下来。称为粘流温度，是聚合物从高弹态转变为粘流态（或从粘流态转变为高弹态）的临界温度。当塑料继续加热至温度时，聚合物开始分解变色。称为热分解温度，是聚合物在高温下开始分解的临界温度，聚合物的分解会降低产品的物理性能、力学性能或产生外观不良等缺陷。是塑料成型加工的重要的参考温度，~的范围越宽，塑料成型加工就越容易进行。（2）线型结晶型聚合物在受热时的物理状态对于线型结晶型聚合物，它与上述的无定形聚合物在热力学曲线上的主要区别有两点：一是和对应的温度叫熔点，是结晶型聚合物熔融和凝固之间的临界温度；二是从曲线2可看到，；线型结晶型聚合物在~之间无明显的高弹态，称之为结晶态。但结晶型聚合物一般不可能完全结晶，都含有非结晶的部分，所以它们在高弹态温度阶段仍能产生一定程度的变形，只不过比较小而已。由于线型结晶型聚合物不存在明显的高弹态，可在~之间的温度范围内使用，扩大了使用温度范围。（3）热固性塑料在受热时的物理状态热固性塑料在受热时伴随着化学反应，它的物理状态变化与热塑性塑料明显不同。开始加热时，由于树脂是线型结构，和热塑性塑料相似，加热到一定温度时树脂分子链运动的结果使之很快由固态变成粘流态，这使它具有成型的性能。但这种流动状态存在的时间很短，很快由于化学反应的作用，分子结构变成网状，塑料硬化变成坚硬的固体。再加热分子运动仍不能恢复，化学反应继续进行，分子结构变成体型，塑料还是坚硬的固体。当温度升到一定值时，塑料开始分解，即遇热不熔，高温时则分解。2.塑料的加工工艺性塑料在受热时的物理状态决定了塑料的成型加工性能。如前所述，处于玻璃态（或结晶态）的塑料是坚硬的固体，在这种状态下不宜进行大变形量的加工，但可以进行车、铣、钻、刨、锯、锉等切削加工。高弹态的塑料是类似橡胶状态的弹性体，在这种状态下可进行气动成型、压延成型、冲压、锻造等加工。进行上述成型加工时，必须充分考虑到它的可逆性，为了得到所需形状和尺寸的塑料制件，必须把成型后的制件迅速冷却到以下的温度定型。粘流态的塑料是粘性流体，通常把这种液体状态的聚合物称为熔体。在这种状态下，可进行注射、挤出、吹塑等成型加工。不同状态下热塑性塑料的物理性能与加工工艺性能见表1-1。表1-1热塑性塑料在不同状态下的物理、工艺性能状态玻璃态高弹态粘流态温度以下～～分子状态分子纠缠为无规则线团或卷曲状分子链展开，链段运动高分子链运动，彼此滑移物理状态坚硬的固态高弹态固态，橡胶状态塑性状态或粘流状态加工可能性可作为结构材料进行车、铣、钻、刨、锯、锉等机械加工可进行气动成型、压延成型、冲压、锻造等，成型后会产生较大的内应力可进行注射、挤出、吹塑等成型加工，成型后应力小热塑性塑料指具有加热软化、冷却硬化特性的塑料。我们日常生活中使用的大部分塑料属于这个范畴。加热时变软以至流动，冷却变硬，这种过程是可逆的，可以反复进行。目录定义分类区分影响成型原因定义分类区分影响成型原因展开编辑本段定义聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛，聚碳酸酯，聚酰胺、丙烯酸类塑料、其它聚烯烃及其共聚物、聚砜、聚苯醚，氯化聚醚等都是热塑性塑料。热塑性塑料中树脂分子链都是线型或带支链的结构，分子链之间无化学键产生，加热时软化流动．冷却变硬的过程是物理变化。编辑本段分类热塑性塑料根据性能特点、用途广泛性和成型技术通用性等，可分为通用塑料、工程塑料、特殊塑料等。通用塑料的主要特点：用途广泛、加工方便、综合性能好。如聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、丙烯腈－丁二烯－苯乙烯（ABS）又通称为“五大通用塑料”。工程塑料和特殊塑料的特点是：高聚物的某些结构和性能特别突出，或者成型加工技术难度较大等，往往应用于专业工程或特别领域、场合。主要的工程塑料有：尼龙（Nylon)、聚碳酸酯（PC）、聚氨酯（PU）、聚四氟乙烯（特富龙,PTFE）、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等，特殊塑料如“医用高分子”类的“合成心脏瓣膜”、“人工关节”等。根据共高聚物的聚集态结构和性能特点又可分为：结晶性塑料和非结晶性塑料两大类。非结晶性塑料又称为无定型塑料。详见表1。表1重要的无定形和部分结晶热塑性塑料无定形热塑性塑料部分结晶热塑性塑料聚氯乙烯（PVC-U和PVC-P）苯乙烯聚合物（PS、SB、SAN、ABS、ASA）聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）聚碳酸酯（PC）聚苯醚（PPE）纤维素衍生物（CA、CAB、CP）无定形聚酰胺（PA6-3-T）聚砜（PUS）聚醚砜（PES）高密度聚乙烯（HDPE）低密度聚乙烯（LDPE）聚丙烯（PP）聚酰胺（PA6、PA66、PA11、PA12）聚甲醛（POM）线性聚酯（PET）聚苯硫醚（PPS）不同的分类角度或方法，还可以分成不同的结果。性能特点一般热塑性塑料中的高聚物分子量可达到几十万到几百万，大分子链长度可达到10^-3mm。这些大分子可以是线性的，如LLDPE、HDPE；也可以是支化的，如LDPE。大分子间相互纠缠在一起，呈无序或相对有序排列，形成“聚集态结构”。当大分子完全无序排列，我们称之为无定型热塑性塑料。如PVC、PC、PMMA等。其性能特点为：透明性好、机械强度较低、柔韧性好。有部分大分子或大分子部分均匀排列结构的则称之为结晶性热塑性塑料。如LLDPE、POM、尼龙等，其性能特点为：透明性较差、机械强度高、柔韧性较低。——由于高聚物分子链很长，不能象低分子物质那样可以实现整个分子都进入“结晶区”而达到完全结晶。因此对结晶性热塑性塑料常用“结晶度”来描述其结晶程度（或结晶区域大小）。无定形热塑料的特征温度是玻璃化温度（Tg），当低于Tg时，高聚物表现为具有“玻璃”特征性能，专业上称之为“玻璃态”，此时的高聚物具备使用功能，而不能被“可塑”性能；当高于Tg时，高聚物则具有较高弹性和一定可塑性特点，同时失去使用功能，专业上称之为“高弹态”。进一步升温后，其弹性失去而完全可塑。因此，其最高使用温度应在Tg以下，而其最低加工温度则应在Tg以上。结晶性热塑性塑料的特征温度为结晶温度（Tc）。低于Tc时，高聚物表现为质地坚硬，具备使用功能，不可“塑性”加工；高于Tc时高聚物被熔融塑化，失去使用功能，而可塑性加工。无定形热塑性塑料与结晶性热塑性塑料比较，前者具有三个物性状态，后者则没有“高弹态”，只有两个物性状态。这一点在加工工艺上表现为前者往往使用“渐变型螺杆”，而后者则使用“突变型螺杆”的典型特征。对结晶性热塑性塑料而言，通常将含有分子链规则排布区域，称之为结晶区。许多结晶性热塑性塑料的结晶度作可以通过将控制成型温度之冷却速度来调整，当冷却速度快时，结晶过程被抑制，最终或获得透明性较好的制品，如PET瓶、透明的PET片材和透明的聚丙烯片材等。编辑本段区分一、热塑性塑料加热时变软以至流动，冷却变硬，这种过程是可逆的，可以反复进行。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛，聚碳酸酪，聚酰胺、丙烯酸类塑料、其它聚烯烃及其共聚物、聚讽、聚苯醚，氯化聚醚等都是热塑性塑料。热塑性塑料中树脂分子链都是线型或带支链的结构，分子链之间无化学键产生，加热时软化流动．冷却变硬的过程是物理变化。二、热固性塑料第一次加热时可以软化流动，加热到一定温度，产生化学反应一交链固化而变硬，这种变化是不可逆的，此后，再次加热时，已不能再变软流动了。正是借助这种特性进行成型加工，利用第一次加热时的塑化流动，在压力下充满型腔，进而固化成为确定形状和尺寸的制品。这种材料称为热固性塑料。热固性塑料的树脂固化前是线型或带支链的，固化后分子链之间形成化学键，成为三度的网状结构，不仅不能再熔触，在溶剂中也不能溶解。酚醛、服醛、三聚氰胺甲醛、环氧、不饱和聚酯、有机硅等塑料，都是热固性塑料。主要用于隔热、耐磨、绝缘、耐高压电等在恶劣环境中使用的塑料，大部分是热固性塑料，最常用的应该是炒锅锅把手和高低压电器。编辑本段影响成型原因影响热塑性塑料成型收缩的因素有：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。另外，保持压力及时间对收缩也影响较大，压力大、时间长的则收缩小但方向性大。注塑压力高，熔融料粘度差小，层间剪切应力小，脱模后弹性回跳大，故收缩也可适量的减小，料温高、收缩大，但方向性小。因此在成型时调整模温、压力、注塑速度及冷却时间等诸因素也可适当改变塑件收缩情况。模具设计时根据各种塑料的收缩范围，塑件壁厚、形状，进料口形式尺寸及分布情况，按经验确定塑件各部位的收缩率，再来计算型腔尺寸。摘要：本文通过分析聚丙烯分子的结晶状况，细叙述了成核的作用、原理以及加入成核剂对聚丙烯性能的影响。关键词：聚丙烯成核剂性能聚丙烯具有比重小，拉伸屈服强度、弯曲模量、硬度较高，耐环境应力开裂性好的优点，加之原料来源丰富，价格低廉，非常适合用来注射成型塑料制品。聚丙烯是结晶性聚合物，内部存在着很大球晶，造成聚丙烯的抗冲击强度很低，还会造成制品的后收缩现象严重，严重影响聚丙烯树脂在注塑领域的使用，加入成核剂，生成微晶结构的聚丙烯，对树脂进行改性，实现聚丙烯的高性能化。一、加入成核剂的原理1、聚丙烯分子的结晶状况对性能的影响高分子材料进行熔体结晶时，最容易形成多角晶粒、树枝状晶粒和球晶，它的大小对聚合物的力学性能，以及物理和光学性能起重要作用。大的球晶