制樣溫度對(duì)聚丙烯力學(xué)性能的影響

制樣溫度對(duì)聚丙烯力學(xué)性能的影響馬蘭萍制樣溫度對(duì)聚丙烯力學(xué)性能的影響摘要針對(duì)聚丙烯產(chǎn)品出現(xiàn)的力學(xué)性能達(dá)不到優(yōu)等品技術(shù)要求的問(wèn)題,在查找原因過(guò)程中發(fā)現(xiàn)：注塑機(jī)溫度波動(dòng)、模具溫控箱跳閘引起的模具溫度變化都會(huì)造成產(chǎn)品的力學(xué)性能的規(guī)律性變化,通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)儀器注塑溫度高時(shí)測(cè)得的試樣拉伸屈服強(qiáng)度、懸臂梁沖擊強(qiáng)度、撓曲模量均會(huì)比實(shí)際值低。而模具溫度達(dá)不到60℃關(guān)鍵詞注塑溫度模具溫度結(jié)晶度拉伸屈服強(qiáng)度懸臂梁沖擊強(qiáng)度撓曲模量1引言我廠聚丙烯裝置生產(chǎn)的產(chǎn)品，近來(lái)出現(xiàn)產(chǎn)品力學(xué)性能達(dá)不到優(yōu)等品技術(shù)要求的現(xiàn)象，針對(duì)這一問(wèn)題我們著重從制備過(guò)程查找原因，發(fā)現(xiàn)儀器注塑溫度有時(shí)會(huì)超溫，模具溫控箱有不定時(shí)跳閘現(xiàn)象。影響塑料試驗(yàn)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(guò)程、放置過(guò)程、測(cè)試過(guò)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(guò)程中注意研究高分子的結(jié)構(gòu)形態(tài)并加以解決。2實(shí)驗(yàn)部分2.1儀器2.1.1單螺桿式注塑機(jī):METALFLUID公司MF100型2.1.2萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī):INSTRON公司4465型2.1.3懸臂梁沖擊試驗(yàn)機(jī):CEAST公司RISIL-50型2.1.4切口機(jī):CEAST公司6828-000型2.1.5恒溫恒濕箱:上海愛(ài)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(qiáng)度測(cè)試樣條：聚丙烯顆粒樣品按MA17225方法注塑制得。樣條尺寸為：長(zhǎng)216mm；寬12.7±0.5mm；厚3.2mm2.2.2懸臂梁沖擊強(qiáng)度測(cè)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(zhǎng)部分截取，用切口機(jī)沖缺口。樣條尺寸為：長(zhǎng)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(cè)試樣條：同2.2.2，不用切口機(jī)沖缺口；2.3試驗(yàn)方法2.3.1拉伸屈服強(qiáng)度：按MA17086進(jìn)行測(cè)試2.3.2懸臂梁沖擊強(qiáng)度：按MA17027進(jìn)行測(cè)試2.3.3撓曲模量：按MA17074進(jìn)行測(cè)試3結(jié)果討論3.1注塑溫度對(duì)性能的影響撓曲模量測(cè)得值的變動(dòng)系數(shù)CV分別為2.1%、1.8%、3.3%，說(shuō)明設(shè)定注塑溫度190℃時(shí)的變動(dòng)系數(shù)由表4看出，三個(gè)不同注塑溫度下的撓曲模量測(cè)試值的變動(dòng)系數(shù)CV為6.6%，說(shuō)明儀器注塑溫度升高或降低都會(huì)使測(cè)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?yàn)閾锨Ａ亢妥⑺軠囟扔嘘P(guān)。試樣在彎曲負(fù)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(qiáng)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(duì)聚丙烯力學(xué)性能的影響3.2.1采用牌號(hào)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(jìn)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(qiáng)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(shí)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(shí)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(jìn)行測(cè)試，進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。結(jié)果見(jiàn)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(qiáng)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(jìn)行對(duì)比，見(jiàn)表7：表7:模具溫度對(duì)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(qiáng)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(duì)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(qiáng)度降低1.0MPa，而且測(cè)得值卡邊。這是因?yàn)榫酆衔锏睦鋮s速度決定晶核存在或生長(zhǎng)的條件，注塑時(shí)，冷卻速度決定于熔體溫度和模具溫度之差，稱過(guò)冷度，模具溫度低，則過(guò)冷度大，冷卻速度就高，結(jié)晶時(shí)間縮短，結(jié)晶度低，則制品密度會(huì)減小，則拉伸屈服強(qiáng)度就低。3.2.4模具溫度對(duì)懸臂梁沖擊強(qiáng)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(qiáng)度增大20.6J/m，其值波動(dòng)的程度會(huì)使產(chǎn)品出現(xiàn)等級(jí)誤判。這是由于在模具溫度高時(shí)，冷卻速度降低，結(jié)晶度增加,所以沖擊強(qiáng)度減弱；反之，當(dāng)降低模具溫度會(huì)增加冷卻速度，降低結(jié)晶度,則沖擊強(qiáng)度得到改善。3.2.5模具溫度對(duì)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(dá)不到優(yōu)等品的技術(shù)要求，會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)品等級(jí)的誤判，直接影響經(jīng)濟(jì)效益。因?yàn)閾锨Ａ亢屠煨阅芘c溫度的關(guān)系一樣，模具溫度低，則過(guò)冷度大，冷卻速度就高，結(jié)晶時(shí)間縮短，結(jié)晶度低，則制品密度會(huì)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(huì)使樣品的拉伸屈服強(qiáng)度、懸臂梁沖擊強(qiáng)度、撓曲模量降低，影響產(chǎn)品質(zhì)量的等級(jí)判定。4.2模具溫度是不容忽視的因素，模具溫度偏低，會(huì)使樣品的拉伸屈服強(qiáng)度、撓曲模量降低，而懸臂梁沖擊強(qiáng)度增大。因此，在實(shí)際工作中，要時(shí)刻注意模具溫度的變化，避免在注塑過(guò)程中