结晶与非结晶对塑料聚合物性质的影响

结晶塑料与非结晶塑料有什么区别呢?

先看一个例子:

PET 非晶态时室温下呈透明状,玻璃化温度为67℃,密度为1.33克每立方厘米。
PET晶态时是不透明的,玻璃化温度为81℃,密度为1.45克每立方厘米。

从上述例子大致可以看出一种材料结晶度高时与结晶度低时,树脂塑料很多物理性质是不同的。比如:

1、密度与耐溶剂性:同种化学结构的材料,结晶度不同,密度不同,一般密度随着结晶度的增大而提高,因为结晶高分子链排列规整而紧密,一般耐溶剂性能提高。

比如:等规PP密度大于无规PP密度。。具体多少呢?

2、拉伸强度与冲击韧性:一般,拉伸强度随着高聚物的结晶度增加而增加,为什么呢?一般,结晶聚合物比非晶态时冲击韧性低,结晶使塑料变脆,并且降低延展性。

3、弹性模量:随着结晶度的提高,弹性模量增大(材料变硬?)晶态中分子集中而有序,有利于机械性能。

结晶度自60%至80%的聚乙烯试样知:它的弹性模量从230MPa增至700MPa。其它如表面硬度和屈服应力的变化趋势也一样。聚四氟乙烯,当结晶度从60%变至80%时,它的弹性模量从560MPa增至1120MPa。

4、光谱透过率(透明度):结晶与非结晶聚合物最典型的区别。结晶聚合物结晶部分各向异性,具有双折射现象,可用偏光显微镜观察结晶结构。其中聚合物中结晶部分与非结晶部分折射率不同,界面之间发生散射,透明性降低,一般呈现白色,而非结晶聚合物具有较高透明性。

比如未改性的部分结晶PP粒料,中间部分常常为白色,即为结晶部分,边缘是非结晶透明的。

比如PC、PMMA和PS为非结晶聚合物,透明且透过率较高。

5、体积收缩率、翘曲与开裂:结晶度越高,体积收缩越大。一个制件或试样每部分结晶度不相等的,性能不均匀严重时造成翘曲与开裂。所以对加工成型影响较大。

6、表面粗糙度与粘结性:结晶使材料更加致密(密度更大),表面粗糙度降低,制品是不是更光滑呢?粘结性是不是更差呢?(材料表面粗糙度大部分情况下取决于加工工艺,与结晶与否无关。)

7、热学性质:上述PET的例子中,可以看出,随着结晶度的提高,Tg增大,极限的结果可以认为Tg增大至与熔点Tm重叠,即变成了一种可以认为无Tg的结晶性聚合物(无高弹态?)。

下图为常见的结晶树脂和非结晶性树脂(塑料的分类),中间部分为弹性体。
塑料分类

关于高聚物结晶,更多精彩内容见:结晶与聚合物结构

发布者

高分子

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