制樣溫度對聚丙烯力學(xué)性能的影響

制樣溫度對聚丙烯力學(xué)性能的影響馬蘭萍制樣溫度對聚丙烯力學(xué)性能的影響摘要針對聚丙烯產(chǎn)品出現(xiàn)的力學(xué)性能達不到優(yōu)等品技術(shù)要求的問題,在查找原因過程中發(fā)現(xiàn)：注塑機溫度波動、模具溫控箱跳閘引起的模具溫度變化都會造成產(chǎn)品的力學(xué)性能的規(guī)律性變化,通過對比試驗，發(fā)現(xiàn)儀器注塑溫度高時測得的試樣拉伸屈服強度、懸臂梁沖擊強度、撓曲模量均會比實際值低。而模具溫度達不到60℃關(guān)鍵詞注塑溫度模具溫度結(jié)晶度拉伸屈服強度懸臂梁沖擊強度撓曲模量1引言我廠聚丙烯裝置生產(chǎn)的產(chǎn)品，近來出現(xiàn)產(chǎn)品力學(xué)性能達不到優(yōu)等品技術(shù)要求的現(xiàn)象，針對這一問題我們著重從制備過程查找原因，發(fā)現(xiàn)儀器注塑溫度有時會超溫，模具溫控箱有不定時跳閘現(xiàn)象。影響塑料試驗結(jié)果的因素很多，有它內(nèi)在的原因（如塑料本身的分子量大小、分布結(jié)構(gòu)及取向程度，內(nèi)部缺陷等），也有它外在的原因（如制備過程、放置過程、測試過程等）。注塑制品的質(zhì)量包括兩方面的內(nèi)容，即內(nèi)部質(zhì)量（性質(zhì)質(zhì)量）和外部質(zhì)量（表觀質(zhì)量），內(nèi)部質(zhì)量是指與聚合物結(jié)構(gòu)形態(tài)有關(guān)的結(jié)晶、取向、變形、翹曲及內(nèi)應(yīng)力分布，與力學(xué)性質(zhì)有關(guān)的拉伸、彎曲、沖擊和變形等，總之，制品的內(nèi)部質(zhì)量將直接影響到制品使用性能，影響制品的使用范圍和應(yīng)用領(lǐng)域，欲提高制品使用性能，除在高分子的材料領(lǐng)域里綜合一些新材料外，必須在加工過程中注意研究高分子的結(jié)構(gòu)形態(tài)并加以解決。2實驗部分2.1儀器2.1.1單螺桿式注塑機:METALFLUID公司MF100型2.1.2萬能試驗機:INSTRON公司4465型2.1.3懸臂梁沖擊試驗機:CEAST公司RISIL-50型2.1.4切口機:CEAST公司6828-000型2.1.5恒溫恒濕箱:上海愛斯佩克公司LHU-213型2.1.6電子數(shù)顯千分尺:上海量具刃具廠2.2樣品2.2.1拉伸屈服強度測試樣條：聚丙烯顆粒樣品按MA17225方法注塑制得。樣條尺寸為：長216mm；寬12.7±0.5mm；厚3.2mm2.2.2懸臂梁沖擊強度測試樣條：聚丙烯顆粒樣品按MA17225方法注塑制得的符合ASTMD638中Ⅰ型拉伸樣條的中間狹長部分截取，用切口機沖缺口。樣條尺寸為：長60.3~63.5mm；寬12.7±0.15mm；厚3.2±0.1mm；缺口處剩余厚度10.16±0.05mm2.2.3撓曲模量測試樣條：同2.2.2，不用切口機沖缺口；2.3試驗方法2.3.1拉伸屈服強度：按MA17086進行測試2.3.2懸臂梁沖擊強度：按MA17027進行測試2.3.3撓曲模量：按MA17074進行測試3結(jié)果討論3.1注塑溫度對性能的影響撓曲模量測得值的變動系數(shù)CV分別為2.1%、1.8%、3.3%，說明設(shè)定注塑溫度190℃時的變動系數(shù)由表4看出，三個不同注塑溫度下的撓曲模量測試值的變動系數(shù)CV為6.6%，說明儀器注塑溫度升高或降低都會使測定結(jié)果分散加劇。撓曲模量值隨溫度的升高而降低，這是因為撓曲模量和注塑溫度有關(guān)。試樣在彎曲負荷作用下，由于上半部分受壓，下半部分受拉，因此，撓曲模量與溫度的關(guān)系和拉伸強度一樣具有同樣的影響，即材料的撓曲模量隨溫度的增加而下降。3.2模具溫度對聚丙烯力學(xué)性能的影響3.2.1采用牌號為EPC30R的聚丙烯共聚產(chǎn)品，其熔融指數(shù)為8.9g/10min，根據(jù)方法MA17225中規(guī)定，熔體溫度190℃，模具溫度為60℃,進行注塑制樣，樣條在3.1.1相同的環(huán)境條件表5：模具溫度為60℃123456平均值SDCV%技術(shù)要求優(yōu)等品拉伸屈服強度MPa26.126.126.026.126.225.726.00.180.69≥25IZOD23℃86.986.981.378.275.4/81.75.26.4≥90撓曲模量MPa1133112011201100108711441117211.9≥11003.2.2在實際工作中，我們發(fā)現(xiàn)模具溫控箱的繼電器經(jīng)常不定時跳閘，使模具溫度降為室溫23℃,為此考慮在注塑溫度不變，模具溫度為室溫的情況下，采用與3.2.1相同的聚丙烯共聚產(chǎn)品注塑制樣,樣條在3.1.1相同的環(huán)境條件下進行測試，進行對比實驗。結(jié)果見表6表6：模具溫度為23℃123456平均值SDCV%技術(shù)要求優(yōu)等品拉伸屈服強度MPa25.125.025.225.024.925.125.00.120.47≥25IZOD23℃100.3104.6103.7100.3102.8/102.32.02.0≥90撓曲模量MPa1063103911241069104910421064323.0≥1100根據(jù)模具溫度的變化引起的產(chǎn)品力學(xué)性能的變化值進行對比，見表7：表7:模具溫度對力學(xué)性能結(jié)果的影響模具溫度60模具溫度23差值技術(shù)要求優(yōu)等品技術(shù)要求一等品技術(shù)要求合格品拉伸屈服強度MPa26.025.01.0≥25≥25≥24IZOD23℃81.7102.3-20.6≥90≥83≥73撓曲模量MPa1117106453≥1100≥1100≥10503.2.3模具溫度對產(chǎn)品拉伸性能的影響：從表7數(shù)據(jù)看出，模具溫度降低，拉伸屈服強度降低1.0MPa，而且測得值卡邊。這是因為聚合物的冷卻速度決定晶核存在或生長的條件，注塑時，冷卻速度決定于熔體溫度和模具溫度之差，稱過冷度，模具溫度低，則過冷度大，冷卻速度就高，結(jié)晶時間縮短，結(jié)晶度低，則制品密度會減小，則拉伸屈服強度就低。3.2.4模具溫度對懸臂梁沖擊強度的影響從表7數(shù)據(jù)看出，模具溫度降低，懸臂梁沖擊強度增大20.6J/m，其值波動的程度會使產(chǎn)品出現(xiàn)等級誤判。這是由于在模具溫度高時，冷卻速度降低，結(jié)晶度增加,所以沖擊強度減弱；反之，當(dāng)降低模具溫度會增加冷卻速度，降低結(jié)晶度,則沖擊強度得到改善。3.2.5模具溫度對撓曲模量的影響從表7數(shù)據(jù)看出，模具溫度降低，撓曲模量降低53MPa，其值降低的程度使產(chǎn)品達不到優(yōu)等品的技術(shù)要求，會出現(xiàn)產(chǎn)品等級的誤判，直接影響經(jīng)濟效益。因為撓曲模量和拉伸性能與溫度的關(guān)系一樣，模具溫度低，則過冷度大，冷卻速度就高，結(jié)晶時間縮短，結(jié)晶度低，則制品密度會減小，則撓曲模量就降低。4結(jié)論4.1注塑溫度是樣品制備的關(guān)鍵因素，注塑溫度偏高，會使樣品的拉伸屈服強度、懸臂梁沖擊強度、撓曲模量降低，影響產(chǎn)品質(zhì)量的等級判定。4.2模具溫度是不容忽視的因素，模具溫度偏低，會使樣品的拉伸屈服強度、撓曲模量降低，而懸臂梁沖擊強度增大。因此，在實際工作中，要時刻注意模具溫度的變化，避免在注塑過程中