塑料的結晶原理與控制
塑料結晶，是一種塑料內大分子鏈按一定規律形成三維有序排列的現象。結晶可以影響塑料制品的許多性能，下面分別論述各方面性能受結晶的影響。首先介紹一下結晶度的概念，結晶度的定義為結晶材料內結晶部分體積或重量占整個材料體積或重量百分比，一般塑料的結晶度都不十分高。
一、結晶對材料性能的影響
在力學性能方面，塑料的模量、剛性及硬度都隨結晶度升高而增大，耐蠕變及應力松弛也會隨結晶度升高有所改善，拉伸強度則隨著結晶度的升高存在一個波谷，即在一定結晶度前拉伸強度隨結晶度升高而降低，之后則隨結晶度升高而升高。而塑料的沖擊強度則隨塑料的結晶度升高而降低。
在光學性能方面，過高的結晶度會影響塑料的透明性，因為結晶區和非結晶區的折光指數差異較大。
在熱學性能方面，塑料的結晶可提高其熱變形溫度，從而提高塑料的使用溫度。在塑料不結晶或低結晶度時，塑料的使用溫度為玻璃化溫度；當塑料的結晶度達到40%以上后，最高使用溫度可達到塑料的結晶熔點附近。
因此，控制塑料的結晶度，就可以在改性方面對塑料的性能進行控制，具有較大的意義。
二、控制塑料結晶的方式
1、溫度控制法
①熔融溫度: 熔融溫度越低，越有利于均相成核的晶核形成，增加晶體生長點，即可以提高結晶度，又可以使晶體尺寸減小。所以在具體加工過 程中，在保證塑化成型前提下，熔融溫度稍低一點，對結晶有利。
②冷卻溫度: 冷卻溫度對結晶度及結晶質量影響最大，是控制結晶的最有效的方法。
緩慢冷卻，可使塑料在結晶區內停留時間加長，從而使結晶度升高，但緩慢冷卻卻容易產生粗大的球晶，對韌性不利而對剛性及硬度有利。
快速冷卻，一方面使塑料迅速經過結晶區域，從而降低結晶度；另一方面由于晶體生長時間短，也使結晶尺寸變細，有利于透明性及韌性的改善。
在實際應用中，采取緩冷還是快冷，視產品性能需要而定。如果要求產品的透明度高，則需快速冷卻；如果要求產品剛性及硬度高， 則需緩慢冷卻。
2、成核劑控制法
成核劑的加入主要是促進異相成核，增加晶體生長點，使結晶度提高，并使晶體顆粒變細，從而改善沖擊強度、屈服強度及光澤等。
成核劑有無機類、有機類及高分子三類
①無機成核劑。無機成核劑以滑石粉為主，同時包括：碳酸鈣、云母、無機顏料等。這類成核劑對塑料透明性有影響，因而應限制其在透明制品中的用量。
②有機成核劑。有機成核劑主要有：鈉、鎂、鋁、鈦等金屬芳香羧酸鹽、有機磷酸鹽、山梨醇糖類等。
③有機高分子成核劑。有機高分子成核劑為一些高熔點的聚合物，如乙烯基環烷烴可用于PP等。
成核劑不僅可以使晶體尺寸變細，還可以決定具體的晶型種類。以PP為例，在其制品成型過程中加入β晶型成核劑，可以促進β晶型的生成，最高可使β晶型含量達到85%-95%.常用的β晶型成核劑有：喹叮啶酮染料、永久紅、DACP（有機羧酸鹽與金屬鹽復合成核劑）等。
3、拉伸控制法
對已經結晶的塑料薄膜及片材類制品進行拉伸，可以使晶體破碎而形成尺寸細小的晶體，并沿拉伸方向形成串晶，從而可以改善其制品韌性，并大幅度提高拉伸強度、光澤度、硬度、陽隔能力等性能。拉伸方法即可以改變塑料的結晶質量，也可以提高其結晶度。
4、熱處理控制法
熱處理—方面可進一步促進結晶而增大結晶度；另一方面可完 善結晶質量，使匆忙結晶而留下的結晶缺陷得到充分的修補。熱處理還可使晶體內的不同晶型發生互相轉化。如對含有β晶型的PP 制品，在熔點以上進行熱處理會全部熔解，再結晶時，將轉化為α晶型，而擬六方晶型在70度以上熱處理即可以轉變成α晶型。
