什么是结晶性塑料？及结晶对性能和加工性能的影响

一、什么是结晶性塑料？

结晶性塑料有明显的熔点，固体时分子呈规则排列。规则排列区域称为晶区，无序排列区域称为非晶区（或称为“无定型区”），晶区所占的百分比称为结晶度，通常结晶度在80%以上的聚合物称为结晶性塑料。常见的结晶性塑料有：聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚甲醛POM、聚酰胺PA6、聚酰胺PA66、聚对苯二甲酸乙二酯PET、聚对苯二甲酸乙二酯PBT等。

韧普利技术工程师注：结晶度大于80%称为结晶塑料，这一说法存疑，通常均聚聚丙烯的结晶度在50%左右，高结晶的也就达到60%多，而抗冲聚丙烯的结晶度大约在40%左右，有些分子量大的无规共聚PPR的结晶度才20%多。

塑料的这种结晶与非结晶共存的特性，正好可以人为的控制结晶区域，比如POE，可以控制乙烯和辛烯的比例，结晶的乙烯作为硬段，而无定型的辛烯作为软段，如果乙烯多了，POE就结晶塑料，如果辛烯多了，POE就接近弹性体。

二、结晶对塑料性能的影响

（1）力学性能

结晶使塑料变脆(耐冲击强度下降)，韧性也较差，延展性较差，尤其是球晶尺寸偏大的情况。

（2）光学性能

结晶使塑料不透明，因为晶区与非晶区的界面会发生光散射。但减小球晶尺寸到一定程式度，不仅提高了塑料的强度(减小了晶间缺陷)而且提高了透明度，(当球晶尺寸小于光波长时不会产生散射)。这里解释了为什么结晶≠不透明！

（3）热性能

结晶性塑料在温度升高时不出现高弹态，温度升高至熔融温度T_m时，呈现粘流态。因此结晶性塑料的使用温度从T_g(玻璃化温度)提高到T_m(熔融温度)以下。

（4）耐溶剂性，渗透性等得到提高，因为结晶使聚合物分子之间排列更加紧密。

三、影响结晶的因素有哪些？

（1）高分子链结构，对称性好、无支链或支链很少或侧基体积小的、大分子间作用力大的高分子容易相互靠紧，容易发生结晶。

（2）温度，高分子从无序的卷团移动到正在生长的晶体的表面，模温较高时提高了高分子的活动性从而加快了结晶。

（3）压力，在冷却过程中如果有外力作用，也能促进聚合物的结晶，故生产中可调高射出压力和保压压力来控制结晶性塑料的结晶度。

（4）成核剂，由于低温有利于快速成核，但却减慢了晶粒的成长，因此为了消除这一矛盾，在成型材料中加入成核剂，这样使得塑料能在高模温下快速结晶，并且成核剂的加入，通常使结晶细化。这个解释，可以理解成核剂的真正作用。

四、结晶性塑料对注塑机和模具有什么要求？

（1）结晶性塑料熔解时需要较多的能量来摧毁晶格，所以由固体转化为熔融的熔体时需要输入较多的热量，所以注塑机的塑化能力要大，最大注射量也要相应提高。

（2）结晶性塑料熔点范围窄，为防止射咀温度降低时胶料结晶堵塞射咀，射咀孔径应适当加大，并加装能单独控制射咀温度的发热圈。尤其是熔点比较高的材料，比如加玻纤的尼龙双6，如果射咀（喷嘴）不加单独的加热圈，很容易冻住射嘴孔。

（3）由于模具温度对结晶度有重要影响，所以模具水路应尽可能多，保证成型时模具温度均匀。

（4）结晶性在结晶过程中发生较大的体积收缩，引起较大的成型收缩率，因此在模具设计中要认真考虑其成型收缩率。

（5）由于各向异性显著，内应力大，在模具设计中要注意浇口的位置和大小，加强筋和位置与大小，否则容易发生翘曲变形，而后要靠成型工艺去改善是相当困难的。

（6）结晶度与塑件壁厚有关，壁厚冷却慢结晶度高，收缩大，易发生缩孔、气孔，因此模具设计中要注意控制塑件壁厚的控制。

五、结晶性塑料的成型工艺

（1）冷却时释放出的热量大，要充分冷却，高模温成型时注意冷却时间的控制；

（2）熔态与固态时的比重差大，成型收缩大，易发生缩孔、气孔，要注意保压压力的设定；

（3）模温低时，冷却快，结晶度低，收缩小，透明度高。结晶度与塑件壁厚有关，塑件壁厚大时冷却慢结晶度高，收缩大，物性好，所以结晶性塑料应按要求必须控制模温；

（4）各向异性显著，内应力大，脱模后未结晶折分子有继续结晶化的倾向，处于能量不平衡状态，易发生变形、翘曲，应适当提高料温和模具温度，中等的注射压力和注射速度。

六、附表

6.1 结晶性塑料与非结晶性塑料物性差异

6.2 结晶性塑料与非结晶性塑料例表