Литье пластмасс под давлением

Процессы затвердевания и отверждения при литье пластмасс под давлением

Затвердевание представляет собой процесс, при котором термопластичный материал подвергается физическому изменению и становится твердым. Изменение фазового состояния термопласта происходит в результате понижения температуры материала при литье пластмасс под давлением.

Как уже ранее обсуждалось, частично кристаллизующиеся термопласты становятся твердыми при охлаждении ниже температуры плавления. Аморфные термопласты твердеют при температуре ниже стеклования. Термопласты способны снова размяг­чаться при повышении температуры выше температуры плавления. Отверждение ре­актопластов происходит за счет химической реакции, сопровождающейся попереч­ным сшиванием молекул олигомера. Эффект поперечной «сшивки» необратим и приводит к образованию пространственной сетки при литье под давлением пластмасс, которая ограничивает свободное движение полимерных цепей независимо от температуры полимерного материала.

Затвердевание термопластов при литье пластмасс под давлением

Термин затвердевание зачастую неверно используется для описания процесса, про­исходящего при охлаждении аморфных полимеров. Затвердевание большинства материалов происходит при определенной температуре, тогда как аморфные поли­меры не имеют четкой границы перехода между жидким и твердым состоянием. Аморфный термопласт переходит в стеклообразное состояние при температурах ни­же температуры стеклования, Т_н. Частично кристаллизующиеся полимеры имеют четкую температуру перехода из расплава в твердое состояние, а именно температу­ру плавления, Т_т.

Термодинамика процесса охлаждения при литье пластмасс под давлением

При отводе тепла от расплава полимера молекулы теряют способность к сравни­тельно свободному движению, что делает среду более вязкой. При охлаждении аморфных полимеров расплав превращается в каучукообразное вещество. При темпе­ратуре ниже температуры стеклования полимер становится жестким и даже хрупким. При температуре стеклования кривые удельного объема при литье пластика под давлением и энтальпии существенно из­меняют угол наклона. Это можно видеть на кривой зависимости энтальпия-темпера-тура для ПС, приведенной на рис. 3. 42. Для частично кристаллизующихся термопла­стов при температуре кристаллизации, близкой к плавлению, макромолекулы начи­нают самоорганизовываться в кристаллические и аморфные области, создавая физическую структуру весьма сложной морфологии. При формировании кристал­лической структуры высвобождается некоторое количество энергии, часто называе­мой теплотой кристаллизации, или теплотой плавления, которую необходимо отво­дить от материала для продолжения процесса охлаждения. Теплота плавления отра­жается на форме кривой энтальпия-температура, что показано для ПА 66, ПЭ и ПП на рис. 3. 42. При развитии кристаллической фазы материал из вязкотекучего стано­вится каучкообразным, что определяется поведением аморфной фазы при Т> Т_с. Как было показано ранее, температура стеклования некоторых частично кристалли­зующихся полимеров много ниже комнатной, что существенно влияет на интеграль­ные свойства полимеров. Для обычных, частично кристаллизующихся полимеров степень кристалличности может составлять от 30 до 70% при литье под давлением пластмасс. Это означает, что от 30 до 70% молекул образуют кристаллы, а остальные составляют аморфную фазу.