Tinh thể đùn nhựa là gì? 4 cách giúp bạn dễ dàng kiểm soát độ kết tinh và chất lượng kết tinh của nhựa!

Thành phần của nhựa là tập hợp nhiều hợp chất polyme tuyến tính, kéo dài. Mức độ kết tinh (tinh thể) được đo bằng mức độ sắp xếp đều đặn của các phân tử và mức độ kết tinh có thể được đo bằng sự phản xạ của tia X. Cấu trúc của các hợp chất hữu cơ rất phức tạp và cấu trúc của nhựa thậm chí còn phức tạp hơn, và cấu trúc của các chuỗi phân tử (tuyến tính, phình, gấp, xoắn ốc, v.v.) thay đổi rất nhiều, vì vậy cấu trúc của chúng cũng thay đổi rất nhiều tùy thuộc vào điều kiện hình thành.

Nhựa có độ kết tinh cao là nhựa kết tinh và lực hấp dẫn giữa các phân tử tương tác dễ dàng, khiến nó trở thành nhựa bền. Để kết tinh và căn chỉnh đúng cách, thể tích trở nên nhỏ hơn và độ co ngót và giãn nở nhiệt của khuôn trở nên lớn hơn. Do đó, độ kết tinh càng cao thì độ trong suốt càng kém, nhưng độ bền lại càng cao.

Nhựa tinh thể có điểm nóng chảy (Tm) riêng biệt, khi rắn các phân tử được sắp xếp đều đặn, độ căng ngày càng mạnh. Khi nóng chảy, thể tích thay đổi rất nhiều, sau khi lưu hóa dễ co lại, ứng suất bên trong không dễ giải phóng, thành phẩm không trong suốt, tản nhiệt trong quá trình tạo hình chậm, độ co ngót sau khi sản xuất khuôn lạnh lớn hơn, độ co ngót sau khi sản xuất khuôn nóng nhỏ hơn.
Ngược lại với nhựa kết tinh, còn có một loại nhựa không kết tinh khác, loại nhựa này không có điểm nóng chảy rõ ràng, các phân tử sắp xếp không đều khi ở trạng thái rắn, thể tích riêng không thay đổi nhiều khi nóng chảy, không dễ co lại sau khi đóng rắn, thành phẩm trong suốt, nhiệt độ vật liệu càng cao thì càng vàng, nhiệt tản ra nhanh trong quá trình đúc.

Đặc điểm của nhựa tinh thể như sau:


1. Phương pháp kiểm soát nhiệt độ
a. Nhiệt độ nóng chảy càng thấp, nhiệt độ nóng chảy càng thấp, càng thuận lợi cho sự hình thành nhân hạt đồng nhất, tăng điểm tăng trưởng tinh thể, có thể cải thiện độ kết tinh, nhưng cũng có thể làm giảm kích thước tinh thể. Do đó, trong quá trình xử lý cụ thể để đảm bảo tiền đề dẻo hóa, nhiệt độ nóng chảy thấp hơn một chút, có lợi cho quá trình kết tinh.
b. nhiệt độ làm mát nhiệt độ làm mát trên mức độ kết tinh và chất lượng kết tinh có tác động lớn nhất, là bên hiệu quả nhất để kiểm soát quá trình làm mát chậm kết tinh, có thể làm cho nhựa trong khu vực kết tinh ở lại lâu hơn, do đó mức độ kết tinh cao hơn, nhưng làm mát chậm nhưng dễ tạo ra tinh thể bi thô, độ dai không có lợi cho độ cứng và độ cứng. Làm mát nhanh, một mặt, cho phép nhựa đi qua vùng kết tinh nhanh chóng, do đó làm giảm mức độ kết tinh; mặt khác, do thời gian phát triển tinh thể ngắn, nó cũng làm cho kích thước kết tinh mịn hơn, có lợi cho việc cải thiện độ trong suốt và độ dai. Trong thực tế, việc áp dụng làm mát chậm hay nhanh phụ thuộc vào nhu cầu hiệu suất sản phẩm. Nếu độ trong suốt của sản phẩm cao, cần phải làm mát nhanh chóng; nếu độ cứng và độ cứng của sản phẩm cao, cần phải làm mát chậm.

2. Phương pháp kiểm soát tác nhân tạo hạt
Chất tạo hạt chủ yếu được thêm vào để thúc đẩy quá trình tạo hạt không đồng nhất, tăng điểm phát triển tinh thể, làm tăng độ kết tinh và làm cho các hạt tinh thể mịn hơn, từ đó cải thiện cường độ va đập, cường độ chịu kéo và độ bóng.
Có ba loại tác nhân tạo hạt: vô cơ, hữu cơ và polyme:
a. Chất tạo hạt vô cơ Chất tạo hạt vô cơ cho bột talc bao gồm: CaCO3, mica, bột màu vô cơ, v.v. Các chất tạo hạt này có tác động đến độ trong suốt của nhựa, do đó nên hạn chế về lượng sản phẩm trong suốt.
b. Các tác nhân tạo hạt hữu cơ Các tác nhân tạo hạt hữu cơ là: natri, magie, nhôm, titan và các kim loại khác cacboxylat thơm, phosphat hữu cơ, enzym axit sorbic, v.v.
c. Tác nhân tạo hạt polyme hữu cơ Tác nhân tạo hạt polyme hữu cơ đối với một số polyme có điểm nóng chảy cao, chẳng hạn như vinyl xicloankan chỉ có thể có trong PP, v.v.
Điều đáng chú ý là gần đây người ta phát hiện ra rằng các tác nhân tạo hạt không chỉ có thể làm cho kích thước tinh thể chính xác mà còn có thể xác định loại tinh thể cụ thể.

3. Phương pháp kiểm soát kéo dài
Sự kéo dài củabộ phim nhựavà các sản phẩm dạng tấm đã được kết tinh có thể khiến các tinh thể bị phá vỡ và tạo thành các tinh thể nhỏ hơn, và tạo thành một loạt các tinh thể theo hướng kéo dài, có thể cải thiện độ dẻo dai của sản phẩm và tăng đáng kể độ bền kéo, độ bóng, độ cứng, khả năng ngăn cản và các tính chất khác. Phương pháp kéo dài có thể thay đổi chất lượng tinh thể của nhựa, cũng có thể cải thiện độ kết tinh của nó.

4. Phương pháp kiểm soát xử lý nhiệt
Xử lý nhiệt một mặt có thể thúc đẩy quá trình kết tinh và tăng độ kết tinh; mặt khác có thể cải thiện chất lượng kết tinh, do đó các khuyết tật kết tinh do quá trình kết tinh vội vàng để lại có thể được sửa chữa hoàn toàn.
Xử lý nhiệt cũng có thể làm cho quá trình kết tinh của các loại biến đổi lẫn nhau. Chẳng hạn như sản phẩm PP chứa tinh thể β, xử lý nhiệt trên điểm nóng chảy sẽ tan chảy, kết tinh lại, sẽ được chuyển thành tinh thể α, trong khi tinh thể lục giác được đề xuất ở nhiệt độ trên 70 ° C có thể được chuyển thành tinh thể α.

Lấy PA6 làm ví dụ, sau khi xử lý nhiệt sản phẩm, các tính chất khác nhau của nó thay đổi như sau:
a. Độ bền kéo ở nhiệt độ xử lý nhiệt 120'180℃ và thời gian giữ 10'120 phút, độ bền kéo theo sự tăng nhiệt độ xử lý và thời gian giữ và sự kéo dài của sự gia tăng, sự thay đổi tối đa có thể đạt khoảng 10%.
b. Độ bền va đập trong thời gian giữ 4h, nhiệt độ xử lý từ 120℃ đến 140℃, độ bền va đập giảm gần 60%. Tuy nhiên, sau khi nhiệt độ vượt quá 140°C, sự suy giảm diễn ra đều đặn. Ở nhiệt độ 180, khi thời gian giữ kéo dài từ 10 phút đến 30 phút, độ bền va đập cũng giảm 60%. Sau khi thời gian giữ vượt quá 30 phút, sự suy giảm diễn ra đều đặn.
c. Độ cứng trong một phạm vi nhất định, theo nhiệt độ xử lý nhiệt và thời gian giữ nhiệt kéo dài, độ cứng tăng chậm, mức tăng cao nhất khoảng 10%.
d. Xử lý nhiệt độ kết tinh có thể thúc đẩy quá trình kết tinh thứ cấp, do đó có thể cải thiện độ kết tinh. Trong tiền đề cách nhiệt 4h với nhiệt độ xử lý nhiệt tăng lên, độ kết tinh tăng lên; bắt đầu nhanh hơn một chút, hơn 140 ℃, chậm hơn một chút. Trong tiền đề nhiệt độ xử lý nhiệt 180 ℃, với việc kéo dài thời gian cách nhiệt, độ kết tinh bắt đầu giống nhau; nhưng khi cách nhiệt hơn 120 phút, độ kết tinh tăng nhanh.

Làm thế nào để xác định độ kết tinh trong nhựa?
Có ba phương pháp phổ biến: phương pháp mật độ, phương pháp nhiễu xạ XRD và phương pháp DSC.
Phương pháp DSC được sử dụng phổ biến và chính xác hơn, tiếp theo là phương pháp XRD, ngoài việc đo độ kết tinh, còn có thể xác định hàm lượng của từng loại tinh thể theo quang phổ; phương pháp mật độ có sai số lớn nhất và thường chỉ được sử dụng để so sánh độ kết tinh tương đối của cùng một chất.
Ngoài ba phương pháp này, còn có phương pháp quang phổ hồng ngoại, dựa trên phép tính đơn giản bằng phần mềm quang phổ và ít được sử dụng.