Пластикалык экструзия кристаллдары деген эмне? Пластмассалардын кристаллдуулугун жана кристаллдашуу сапатын оңой башкарууну үйрөтүүнүн 4 жолу!

Пластмассалардын курамы көптөгөн сызыктуу, узун полимер кошулмаларынын жыйындысы болуп саналат. Кристаллдашуу даражасы (кристаллдуулук) молекулалардын үзгүлтүксүз жайгашуу даражасы менен өлчөнөт, ал эми кристаллдашуу даражасын рентген нурларынын чагылышы менен өлчөөгө болот. Органикалык кошулмалардын түзүлүшү татаал, ал эми пластмассалардын түзүлүшү андан да татаал, ал эми молекулярдык чынжырлардын түзүлүшү (сызыктуу, томпок, бүктөлгөн, спираль ж.б.) абдан ар түрдүү, ошондуктан алардын түзүлүшү да пайда болуу шарттарына жараша абдан ар түрдүү болот.

Кристаллдуулуктун жогорку деңгээлине ээ болгон пластик кристаллдык пластик болуп саналат жана молекулалардын ортосундагы тартылуу күчтөрү оңой өз ара аракеттенип, аны бекем пластикке айлантат. Кристаллдашып, туура тегизделиши үчүн, көлөмү кичирейип, калыптын кичирейиши жана жылуулук менен кеңейиши чоңоёт. Ошондуктан, кристаллдуулук канчалык жогору болсо, ал ошончолук тунук эмес, бирок бекем болот.

Кристаллдык пластмассалардын эрүү температурасы (Tm) ар башка, ал эми катуу абалда молекулалар үзгүлтүксүз жайгашып, тартылуу жагынан барган сайын күчтүүрөөк болот. Эритилгенде, көлөмү бир топ өзгөрөт жана катуулангандан кийин кичирейүү оңой болот, ички чыңалуу оңой менен чыгарылбайт, даяр продукт тунук эмес, калыптоодо жылуулуктун таралышы жай болот, муздак калыптарды чыгаргандан кийинки кичирейүү чоңураак, ал эми ысык калыптарды чыгаргандан кийинки кичирейүү азыраак болот.
Кристаллдык пластиктерден айырмаланып, кристаллдык эмес пластиктин дагы бир түрү бар, анын эрүү температурасы байкалбайт, молекулалар катуу абалда туура эмес жайгашат, эригенде салыштырмалуу көлөмү көп өзгөрбөйт, катуулангандан кийин кичирейүү оңой эмес, даяр продукт тунук, материалдын температурасы канчалык жогору болсо, ал ошончолук сары түстө болот жана калыпка салуу учурунда жылуулук тез тарап кетет.

Кристаллдык пластмассалардын мүнөздөмөлөрү төмөнкүлөр:


1. Температураны көзөмөлдөө ыкмасы
а. Эрүү температурасы канчалык төмөн болсо, эрүү температурасы ошончолук төмөн болот, бир тектүү ядронун пайда болушуна ошончолук ыңгайлуу, кристаллдын өсүү чекитин жогорулатат, бул кристаллдуулукту жакшыртып гана тим болбостон, кристаллдын өлчөмүн кичирейте алат. Ошондуктан, пластиктештирүүнүн шартын камсыз кылуу үчүн белгилүү бир иштетүү процессинде эрүү температурасы бир аз төмөн болот, бул кристаллдашуу үчүн пайдалуу.
b. Муздатуу температурасынын муздатуу температурасы кристаллдашуу даражасына жана кристаллдашуу сапатына эң чоң таасирин тийгизет, кристаллдашуу жай муздатууну көзөмөлдөөнүн эң натыйжалуу тарабы болуп саналат, кристаллдашуу аймагында пластиктин узакка калышына алып келиши мүмкүн, ошондуктан кристаллдашуу даражасы жогору болот, бирок жай муздатуу, бирок одоно шар кристаллдарын оңой пайда кылат, бышыктыгы катуулукка жана катуулукка өбөлгө түзбөйт. Тез муздатуу, бир жагынан, пластиктин кристаллдашуу зонасынан тез өтүшүнө мүмкүндүк берет, ошентип кристаллдашуу даражасын төмөндөтөт; экинчи жагынан, кристаллдын өсүү убактысынын кыскалыгынан улам, кристаллдашуу өлчөмүн майдалайт, бул тунуктукту жана бышыктыкты жакшыртууга өбөлгө түзөт. Иш жүзүндө, жай же тез муздатуу кабыл алынабы, бул продукттун иштөө муктаждыктарына жараша болот. Эгерде продукттун тунуктугу жогору болсо, аны тез муздатуу керек; эгерде продукттун катуулугу жана катуулук жогору болсо, аны жай муздатуу керек.

2. Ядро түзүүчү агентти башкаруу ыкмасы
Нуклеациялоочу агент негизинен гетерогендик нуклеацияны күчөтүү, кристаллдын өсүү чекитин жогорулатуу, кристаллдуулукту жогорулатуу жана кристалл бөлүкчөлөрүн майдалоо үчүн кошулат, ошентип сокку күчүн, түшүмдүүлүк күчүн жана жылтырактыгын жакшыртат.
Нуклеациялоочу агенттердин үч түрү бар: органикалык эмес, органикалык жана полимердик:
а. органикалык эмес ядро ​​жаратуучу агент органикалык эмес ядро ​​жаратуучу агент талькка, анын ичинде: CaCO3, слюда, органикалык эмес пигменттер ж.б. Бул ядро ​​жаратуучу агенттер пластмассанын тунуктугуна таасир этет, ошондуктан тунук продуктулардын көлөмү чектелүү болушу керек.
b. органикалык ядро ​​жаратуучу агенттер органикалык ядро ​​жаратуучу агенттер: натрий, магний, алюминий, титан жана башка металл ароматтык карбоксилаттары, органикалык фосфаттар, сорбин кислотасынын ферменттери ж.б.
в. Органикалык полимерди ядролоочу агент. Винил циклоалкандары сыяктуу полимердин жогорку эрүү температурасы үчүн органикалык полимерди ядролоочу агент. PP ж.б. түрүндө гана болушу мүмкүн.
Белгилей кетүүчү нерсе, жакында эле ядро ​​түзүүчү агенттер кристаллдын өлчөмүн майдалап гана койбостон, кристаллдын белгилүү бир түрүн да аныктай алары аныкталган.

3. Созууну башкаруу ыкмасы
Созулуп жататпластикалык пленкажана кристаллдашкан барак буюмдары кристаллдардын бузулушуна жана кичирээк кристаллдардын пайда болушуна алып келиши мүмкүн, ошондой эле созуу багыты боюнча бир катар кристаллдарды пайда кылышы мүмкүн, бул буюмдардын бышыктыгын жакшыртып, созулууга туруктуулугун, жылтырактыгын, катуулугун, тосмо жөндөмдүүлүгүн жана башка касиеттерин бир кыйла жогорулатат. Пластиктин кристаллдык сапатын өзгөртө турган созуу ыкмасы анын кристаллдуулугун да жакшырта алат.

4. Жылуулук менен иштетүүнү башкаруу ыкмасы
Жылуулук менен иштетүү бир жагынан кристаллдашуу процессин андан ары күчөтүп, кристаллдашууну жогорулатат; экинчи жагынан кристаллдашуу сапатын жакшыртып, шашылыш кристаллдашуудан калган кристаллдашуу кемчиликтерин толугу менен оңдоого болот.
Жылуулук менен иштетүү ар кандай өз ара трансформациялардын кристаллдашуусун да жаратышы мүмкүн. Мисалы, β кристаллдарын камтыган PP продуктулары эрүү температурасынан жогору жылуулук менен иштетүүдө баары эрип, кайра кристаллдашат жана α кристаллына айланат, ал эми 70°C жогору жылуулук менен иштетүүдө алты бурчтуу кристалл α кристаллына айландырылышы мүмкүн.

Мисал катары PA6ны алалы, анын продукцияларын жылуулук менен иштеткенден кийин, анын ар кандай касиеттери төмөнкүдөй өзгөрөт:
а. 120'180 ℃ жылуулук менен иштетүү температурасында жана 10'120 мүнөт кармоо убактысында созулууга туруктуулук, дарылоо температурасынын жана кармоо убактысынын жогорулашы менен созулууга туруктуулук жогорулайт, максималдуу өзгөрүү болжол менен 10% га жетиши мүмкүн.
б. 4 саат кармоо убактысында сокку күчү, иштетүү температурасы 120 ℃ден 140 ℃ге чейин, сокку күчү дээрлик 60% га төмөндөгөн. Бирок, температура 140°Cден ашкандан кийин, төмөндөө жылмакай болгон. 180°C температурада кармоо убактысы 10 мүнөттөн 30 мүнөткө чейин узартылганда, сокку күчү да 60% га төмөндөгөн. Кармоо убактысы 30 мүнөттөн ашкандан кийин төмөндөө жылмакай болгон.
в) белгилүү бир диапазондогу катуулук, жылуулук менен иштетүү температурасы жана кармоо убактысынын узарышы менен, катуулук акырындык менен жогорулап, эң жогорку өсүш болжол менен 10% түзөт.
г. Кристаллдуулукту жылуулук менен иштетүү экинчилик кристаллдашууну күчөтүп, ошону менен кристаллдуулукту жакшырта алат. 4 сааттык жылуулук менен иштетүү температурасы жогорулаган сайын кристаллдуулук жогорулайт; 140 ℃ жогору температурада бир аз тезирээк башталат, бир аз жайыраак. 180 ℃ жылуулук менен иштетүү температурасында, жылуулук менен иштетүү убактысы узарган сайын кристаллдуулук башталат; бирок 120 мүнөттөн ашык убакытта изоляциянын кристаллдуулугу тездик менен жогорулайт.

Пластмассадагы кристаллдуулукту кантип аныктоого болот?
Үч кеңири таралган ыкма бар: тыгыздык ыкмасы, рентгендик дифракция ыкмасы жана DSC ыкмасы.
DSC ыкмасы кеңири колдонулат жана такыраак, андан кийин XRD ыкмасы колдонулат, ал кристаллдуулукту өлчөөдөн тышкары, ар бир кристалл түрүнүн курамын спектрге жараша аныктай алат; тыгыздык ыкмасы эң чоң катага ээ жана жалпысынан бир эле заттын салыштырмалуу кристаллдуулугун салыштыруу үчүн гана колдонулат.
Бул үч ыкмадан тышкары, спектрограмма программасы аркылуу жөнөкөй эсептөөгө негизделген жана сейрек колдонулган инфракызыл спектроскопия ыкмасы да бар.