Шта су кристали за екструзију пластике? 4 начина да вас научимо да лако контролишете кристалност и квалитет кристализације пластике!

Састав пластике је скуп многих линеарних, издужених полимерних једињења. Степен кристализације (кристалинитност) мери се степеном правилног распореда молекула, а степен кристализације може се мерити рефлексијом X-зрака. Структура органских једињења је сложена, а структура пластике је још сложенија, а структура молекуларних ланаца (линеарни, луковичасти, пресавијени, спирални итд.) много варира, па се и њихова структура много разликује у зависности од услова обликовања.

Пластика са високим степеном кристалности је кристална пластика и гравитационе силе између молекула лако интерагују, што је чини јаком пластиком. Да би се правилно кристализовала и поравнала, запремина се смањује, а скупљање и термичко ширење калупа постају већи. Стога, што је већа кристалност, то је мање транспарентна, али је чвршћа.

Кристалне пластике имају јасну тачку топљења (Tm), а када су чврсте, молекули су правилно распоређени, све јачи и јачи у затегнутом стању. Када се топе, запремина се значајно мења, а након очвршћавања се лакше скупљају, унутрашњи напон се не ослобађа лако, готов производ није провидан, одвођење топлоте при обликовању је споро, скупљање након производње хладних калупа је веће, а скупљање након производње топлих калупа је мање.
За разлику од кристалних пластика, постоји још једна врста некристалних пластика које немају очигледну тачку топљења, молекули су неправилно распоређени када су чврсти, специфична запремина се не мења много приликом топљења, није лако скупљати се након очвршћавања, готов производ је провидан, што је температура материјала виша, то је жућији, а топлота се брзо расипа током обликовања.

Карактеристике кристалних пластика су следеће:


1. Метод контроле температуре
а. што је температура топљења нижа, то је погодније формирање хомогених нуклеационих језгара, повећавајући тачку раста кристала, што може побољшати кристалност, али и смањити величину кристала. Стога, у специфичном процесу обраде, како би се осигурала претпоставка пластификације, температура топљења је нешто нижа, што је корисно за кристализацију.
б. температура хлађења Температура хлађења има највећи утицај на степен кристализације и квалитет кристализације и најефикаснија је за контролу кристализације. Споро хлађење може проузроковати да пластика дуже остане у зони кристализације, што доводи до већег степена кристализације. Међутим, споро хлађење олакшава стварање крупних кугличних кристала, што не доприноси чврстоћи и тврдоћи. Брзо хлађење, с једне стране, омогућава пластици да брзо прође кроз зону кристализације, чиме се смањује степен кристализације; с друге стране, због кратког времена раста кристала, кристализација се такође смањује, што доприноси побољшању транспарентности и чврстоће. У пракси, споро или брзо хлађење зависи од потреба производа. Ако је транспарентност производа висока, потребно га је брзо хладити; ако су чврстоћа и тврдоћа производа високе, потребно га је споро хладити.

2. Метода контроле нуклеационог агенса
Нуклеационо средство се углавном додаје ради подстицања хетерогене нуклеације, повећања тачке раста кристала, повећања кристалности и смањења кристалних честица, како би се побољшала ударна чврстоћа, чврстоћа на течење и сјај.
Постоје три врсте нуклеационих средстава: неорганска, органска и полимерна:
а. неорганско нуклеационо средство неорганско нуклеационо средство за талк, укључујући: CaCO3, лискун, неорганске пигменте итд. Ово нуклеационо средство утиче на транспарентност пластике и стога би требало да буде ограничено у количини транспарентних производа.
б. органски нуклеациони агенси органски нуклеациони агенси су: натријум, магнезијум, алуминијум, титанијум и други метални ароматични карбоксилати, органски фосфати, ензими сорбинске киселине итд.
ц. органски полимерни нуклеативни агенс органски полимерни нуклеативни агенс за неке полимере са високом тачком топљења, као што су винил циклоалкани, може бити само у ПП итд.
Вреди напоменути да је недавно откривено да нуклеациони агенси не само да могу да смање величину кристала, већ и да одреде специфичну врсту кристала.

3. Метода контроле истезања
Истезањепластичне фолијеи кристализовани листови могу проузроковати разбијање кристала и формирање мањих кристала, и формирање низа кристала дуж правца истезања, што може побољшати жилавост производа и значајно повећати затезну чврстоћу, сјај, тврдоћу, баријерни капацитет и друга својства. Метода истезања која може променити квалитет кристала пластике такође може побољшати њену кристалност.

4. Метода контроле термичке обраде
Термичка обрада, с једне стране, може додатно подстаћи кристализацију и повећати кристалност; с друге стране, може побољшати квалитет кристализације, тако да се дефекти кристализације настали услед брзе кристализације могу потпуно поправити.
Термичка обрада такође може довести до кристализације различитих врста међусобних трансформација. На пример, ПП производи који садрже β кристале, термичком обрадом изнад тачке топљења ће се сви растопити, рекристализацијом ће се трансформисати у α кристале, док се предложени хексагонални кристали термичком обрадом изнад 70°C могу трансформисати у α кристале.

Узмимо PA6 као пример, након термичке обраде његових производа, његова различита својства се мењају на следећи начин:
а. затезна чврстоћа на температури термичке обраде од 120-180 ℃ и времену задржавања од 10-120 минута, затезна чврстоћа са повећањем температуре обраде и времена задржавања и продужењем повећања, максимална промена може достићи око 10%.
б. ударна чврстоћа у времену држања од 4 сата, температура обраде од 120 ℃ до 140 ℃, ударна чврстоћа се смањила за скоро 60%. Међутим, након што температура пређе 140°C, пад је био глаткији. На температури од 180, када је време држања продужено са 10 минута на 30 минута, ударна чврстоћа се такође смањила за 60%. Након што време држања пређе 30 минута, пад је раван.
ц. тврдоћа у одређеном опсегу, са температуром термичке обраде и продужењем времена задржавања, тврдоћа се полако повећава, а највећи пораст је око 10%.
д. Термичка обрада кристалности може подстаћи секундарну кристализацију и тиме побољшати кристалност. У изолационом простору од 4 сата, са повећањем температуре термичке обраде, кристалност расте; почетак је нешто бржи, изнад 140 ℃, мало спорије. У просторији са термичком обрадом од 180 ℃, са продужењем времена изолације, почетак кристалности је исти; али када је изолација дуже од 120 минута, кристалност се брзо повећава.

Како одредити кристалност у пластици?
Постоје три уобичајене методе: метода густине, XRD дифракцијска метода и DSC метода.
DSC метода је чешће коришћена и прецизнија, а затим следи XRD метода, која, поред мерења кристалности, може да одреди и садржај сваког типа кристала према спектру; метода густине има највећу грешку и генерално се користи само за поређење релативне кристалности исте супстанце.
Поред ове три методе, постоји и метода инфрацрвене спектроскопије, која се заснива на једноставном прорачуну помоћу спектрограмског софтвера и ретко се користи.