1、拉伸強度:
拉伸強度的影響因素:
①原料。由于高分子聚合物的結構與產品性能有密切的關系,原料的相對分子量、相對分子質量分布、雜質的含量、結構狀態(tài)的不同等,直接影響薄膜的拉伸強度。通常,在一定范圍內,薄膜的強度是隨相對分子質量提高和相對分子質量分布減小而提高的。
②生產工藝條件。加工過程中,原料降解對產品的強度影響很大,因此要特別注意擠出過程中要防止或減少原料的降解。尼龍6易水解,也應該注意干燥時出現(xiàn)降解的問題。防止降解主要從控制擠出機的溫度著手,同時也要考慮盡量縮短原料在高溫下停留的時間。
對于同一種原料來講,拉伸強度是由分子的結晶度和取向兩方面構成的。一般來說,拉伸強度隨結晶度提高而增大,隨取向增大而提高,因此保證分子高結晶度,高取向度,有利于提高拉伸強度。那么結晶度是什么?它又受哪些因素影響呢?結晶過程是分子由無序轉變?yōu)橛行虻呐挪歼^程。它包括晶核生成和晶核生長兩大階段。熔點以下10-30℃范圍內,是熔體由高溫冷卻到過冷溫度區(qū),在此區(qū)域成核速度極小,幾乎為零;向下30-60℃范圍內,隨著溫度降低,晶核增長速度很大,結晶速度迅速增大,由于成核速度較小,在此區(qū)域成核速度決定了結晶的速度;溫度低于熔點60℃以下時,晶體生長速度和成核速度都比較大,出現(xiàn)結晶速度最大值。在玻璃化溫度以上幾十度時,由于分子鏈段重排的松弛過程滯后于溫度的變化速度,雖然成核較快,但晶體生長速度隨之下降,整體結晶速度并不快,這個區(qū)域晶體生長速度控制了結晶速度;玻璃化溫度以下,鏈段被凍結,結晶速度為零。
影響結晶過程的主要因素:
①冷卻速度的影響。尼龍6從熔點以上溫度降到玻璃化溫度以下的冷卻速度,是決定尼龍6能否形成結晶、結晶的程度、晶體的形態(tài)與晶體尺寸大小的主要條件。冷卻速度快,結晶時間短,結晶度就小,容易形成小而密的結晶。
②熔體溫度和熔融時間的影響。一般來說,熔融溫度高,熔融時間長,結晶速度慢,結晶尺寸較大,熔體冷卻時晶核的生長主要為均相成核;反之,主要為異相成核、晶體尺寸小而均勻,有利于薄膜的拉伸。所以熔體流出擠出機時在較低溫度下急冷,形成細小結晶,以便于有利于拉伸。
③應力作用的影響。尼龍6在擠出、拉伸過程中,受拉伸或剪切應力的作用時,有加速結晶的作用。這是因為應力使尼龍6取向產生了誘發(fā)成核的作用。此時,大分子沿受力方向伸直并形成有序區(qū)域,在有序區(qū)域形成一些"原纖",成為初級晶核。這就使結晶誘導時間大大縮短,晶核數(shù)量增加,結晶速度加快。
④低分子物、固體物質、鏈結構的影響。溶劑、增塑劑、水及蒸汽等低分子物質與固體雜質,在一定條件下,會影響尼龍6的結晶過程。
在尼龍6成型加工過程中,在外力的作用下,會有不同程度的取向作用。取向分為熔體中大分子、鏈段、添加固體粒子,在剪切流動時沿流動方向的流動取向和拉伸應力的作用下,大分子、鏈段或微晶等沿受力方向的拉伸取向。
影響取向的因素:
①溫度和壓力。溫度是通過粘度和松弛時間的作用來影響取向過程的。溫度升高,粘度下降,在恒定應力的作用下,高彈形變與粘性形變都要增大,由于高彈形變增加有限,粘性形變發(fā)展卻很快,有利于取向。然而,隨著溫度升高,大分子熱運動加劇,松弛時間縮短,也會使解取向程度增大,因此,有效取向是取決于兩個過程的平衡結果。在實際生產中是在玻璃化溫度以上熔點以下區(qū)間拉伸的,在這個溫度區(qū)間,取向程度與預拉伸溫度之間存在以下關系:在給定拉伸比和拉伸速度下,降低拉伸溫度,分子排直形變就會增大,粘性變形就會減小,有助于提高取向度;在拉伸取向的同時,也存在解取向的趨勢。因此,在拉伸之后應該將材料快速冷卻到低于玻璃化溫度。驟冷速率越快保持定向程度越高。
②結構。尼龍6的拉伸比較復雜,在拉伸過程中,有晶體的產生,也會出現(xiàn)結晶結構的轉變和晶相的定向。而且,由于晶體在較短的時間內就能產生,拉伸過程中分子的取向能夠加速結晶,因此不容易提高取向的均勻度。取向如何影響強度?結晶取向后,伸直鏈段數(shù)目增多,折疊鏈段數(shù)目減小。晶片之間的鏈接鏈段增加,使拉伸強度提高,通常,隨取向度提高,密度和強度都相應的提高,而伸長率則逐漸降低。
2、斷裂伸長率:
除了原料的因素外,在微觀上斷裂伸長率也是受到結晶和取向的影響,結晶度過高,雖然拉伸強度增加,但斷裂伸長率就會降低,隨著取向度的增大,伸長率是逐漸降低的。
3、霧度:
主要受結晶和取向影響比較大,一般隨結晶度增加,晶體增大,霧度增大;而提高取向度,霧度下降。
4、熱收縮:
拉伸后迅速冷卻使分子鏈段的取向被凍結起來,但分子之間總是存在一定的內應力,當溫度升高(超過玻璃化溫度)時,薄膜就有恢復未拉伸尺寸的趨勢,即具有"彈性記憶"性。
5、厚度:
厚度的均勻性是產品質量的重要指標之一。影響厚度的主要有:
①機頭溫度分布是否均勻,因為機頭溫度微小的變化都會引起厚度較大的變化,所以首先在設備上保證機頭溫度分布均勻;
②擠出熔體粘度的均勻性粘度與擠出量有關系,主要保證粘度均勻才能保證擠出量穩(wěn)定,達到控制厚度的目的,所以熔體在進入模頭之前要充分的混合,使其進入模頭后均勻、穩(wěn)定;
③設備的準確性和人員的業(yè)務水平也很重要。
6、潤濕張力(電暈):
主要是電極影響比較大,電極功率穩(wěn)定,無污染,潤濕張力就很容易控制。
7、摩擦系數(shù):
摩擦系數(shù)主要是薄膜表面的粗糙度反映。跟膜表層添加母粒數(shù)量種類有關,還和電暈有關,電暈值大,表面粗糙,摩擦系數(shù)就大。對于摩擦系數(shù)的要求是不能太小,太小膜與膜之間會發(fā)生粘連,使用時易打滑;也不能太大,太大防卷困難,不利于高速印刷。