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​速度分布与末端效应

由于结晶度能影响注塑加工的性能,因而工业上常采用热处理的方法使非晶相转变为晶相、不太稳定的晶形结构转变为稳定的晶形结构以及微小的晶粒转变为较大的晶粒等,从而改善具有结晶倾向的聚合物所成型的塑件性能。在聚合物成型过程中,由于受剪切力和拉伸力的作用,聚合物会发生取向作用。取向分为两种:一种是聚合物熔体的大分子及其添加物在剪切流动中沿着运动方向排列。成为流动取向;另一种是在拉伸力的作用下,大分子或微晶等结构沿受力方向排列,成为拉伸取向。
 
增加管子或口模平直部分的长度、适当降低成型时的压力和提高成型温度、挤出物加以适当速度的牵引或拉伸等,均有利于减小或消除末端效应带来的不利影响。在成型加工过程中,聚合物会发生某些物理和化学变化。例如在某些条件下,聚合物能够结晶或改变结晶度,借外力作用产生分子取向,在某些情况下聚合物还能发生降解或交联反应。
 
聚合物结晶的总速率,受晶核生成和晶体生长速率共同制约,其一般变化为开始慢,然后很快达到极大值,随后逐渐减慢为零。具有结晶倾向的聚合物,在成型过程中会不会出现晶形结构,需由成型时的冷却速率来决定。至于出现晶形结构后其结晶度有多大、各部分的结晶情况是否一致,在很大程度上取决于冷却条件的控制。
 
在成型过程中出现的这些物理和化学变化,能引起聚合物的力学、光学、热性能以及其他性质的变化。了解聚合物加工过程中产生的结晶、取向、降解和交联等现象的物理和化学变化的特点以及成型工艺条件对他们的影响,并根据产品性能和用途需要,对这些物理和化学变化进行控制,对聚合物的成型和应用都有很重要的实际意义。
 
根据聚集态的特点,聚合物的结构分成结晶型和无定形两种。结晶型聚合物其结晶程度可用结晶区在聚合物中所占的质量分数-结晶度来度量。在聚合物从较高温度冷却至熔点时,如果它某一局部的分子链段已成为有序排列,且其大小已能使晶体自发地生长,则这种大小的有序排列的微粒成为晶坯。
 
当流体由储槽、大管进入导管时就不属于稳定流动,流体各质点运动速度的大小和方向都随时发生变化,因而其速度分布曲线非常平坦而成直线,只有贴近管壁极薄一层液层处,其速度骤降,至管壁处为零。入口效应和出口膨胀效应通常对塑料的成型都是不利的,特别是在注塑加工成型、挤出成型和拉丝过程中,可能导致产品变形和扭曲,降低塑件的尺寸稳定性,并可能在塑件内产生应力,降低塑件物理和力学性能。
 
分子主链的运动停止,所以,晶坯的生长和晶体的生长都会随之停止,于是,凡尚未开始结晶的分子均以无序状态或非结晶态保持在聚合物中,从而构成了聚合物中的非晶区。在晶核形成的过程中,如果熔体中存在外来的物质,则会大大提高晶核的生成速率。当温度下降时,由于分子链段活动阻力增大而使晶体的生长速率随之下降。
 
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