制樣溫度對聚丙烯力學性能的影響馬蘭萍制樣溫度對聚丙烯力學性能的影響摘要針對聚丙烯產品出現的力學性能達不到優等品技術要求的問題,在查找原因過程中發現：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品的力學性能的規律性變化,通過對比試驗，發現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℃關鍵詞注塑溫度模具溫度結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的產品，近來出現產品力學性能達不到優等品技術要求的現象，針對這一問題我們著重從制備過程查找原因，發現儀器注塑溫度有時會超溫，模具溫控箱有不定時跳閘現象。影響塑料試驗結果的因素很多，有它內在的原因（如塑料本身的分子量大小、分布結構及取向程度，內部缺陷等），也有它外在的原因（如制備過程、放置過程、測試過程等）。注塑制品的質量包括兩方面的內容，即內部質量（性質質量）和外部質量（表觀質量），內部質量是指與聚合物結構形態有關的結晶、取向、變形、翹曲及內應力分布，與力學性質有關的拉伸、彎曲、沖擊和變形等，總之，制品的內部質量將直接影響到制品使用性能，影響制品的使用范圍和應用領域，欲提高制品使用性能，除在高分子的材料領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構形態并加以解決。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CV分別為2.1%、1.8%、3.3%，說明設定注塑溫度190℃時的變動系數由表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CV為6.6%，說明儀器注塑溫度升高或降低都會使測定結果分散加劇。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。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性能的影響3.2.1采用牌號為EPC30R的聚丙烯共聚產品，其熔融指數為8.9g/10min，根據方法MA17225中規定，熔體溫度190℃，模具溫度為60℃,進行注塑制樣，樣條在3.1.1相同的環境條件表5：模具溫度為60℃123456平均值SDCV%技術要求優等品拉伸屈服強度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，我們發現模具溫控箱的繼電器經常不定時跳閘，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品注塑制樣,樣條在3.1.1相同的環境條件下進行測試，進行對比實驗。結果見表6表6：模具溫度為23℃123456平均值SDCV%技術要求優等品拉伸屈服強度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根據模具溫度的變化引起的產品力學性能的變化值進行對比，見表7：表7:模具溫度對力學性能結果的影響模具溫度60模具溫度23差值技術要求優等品技術要求一等品技術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模具溫度對產品拉伸性能的影響：從表7數據看出，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，結晶時間縮短，結晶度低，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數據看出，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品出現等級誤判。這是由于在模具溫度高時，冷卻速度降低，結晶度增加,所以沖擊強度減弱；反之，當降低模具溫度會增加冷卻速度，降低結晶度,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數據看出，模具溫度降低，撓曲模量降低53MPa，其值降低的程度使產品達不到優等品的技術要求，會出現產品等級的誤判，直接影響經濟效益。因為撓曲模量和拉伸性能與溫度的關系一樣，模具溫度低，則過冷度大，冷卻速度就高，結晶時間縮短，結晶度低，則制品密度會減小，則撓曲模量就降低。4結論4.1注塑溫度是樣品制備的關鍵因素，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，影響產品質量的等級判定。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