注塑件加工時(shí)高聚物在成型過程中,由線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轶w型結(jié)構(gòu)的化學(xué)反應(yīng)過程稱為交聯(lián)反應(yīng)。通過交聯(lián)反應(yīng)能制得體型高聚物,熱固性高聚物在未交聯(lián)前與熱塑性高聚物相似,同屬于線型高聚物,但熱固性高聚物在分子鏈中帶有反應(yīng)基團(tuán)(如羥甲基、羧基等)或反應(yīng)活點(diǎn)(如不飽和鍵等), 成型時(shí)分子鏈通過自帶的反應(yīng)基團(tuán)的作用或反應(yīng)活點(diǎn)與后加人的交聯(lián)劑(硬化劑)的作用而發(fā)生反應(yīng)稱為交聯(lián)反應(yīng)。已發(fā)生作用的反應(yīng)基團(tuán)或反應(yīng)活點(diǎn)對原有的反應(yīng)基團(tuán)的作用或反應(yīng)活點(diǎn)的比值稱為交聯(lián)度。
注塑件加工時(shí)高聚物的力學(xué)強(qiáng)度、耐熱性、耐溶劑性、化學(xué)穩(wěn)定性和塑件的形狀穩(wěn)定性比線型高聚物均有所提高,所以在一些對強(qiáng)度、工作溫度、 螨變等要求較高的場合,體型高聚物有著廣泛的應(yīng)用。通常熱固性酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、不飽和聚酯樹脂、離子交換樹脂等是通過交聯(lián)反應(yīng)的辦法來實(shí)現(xiàn)交聯(lián)的。對于熱塑性高聚物,成型過程中不會(huì)產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng),但由于加工條件不當(dāng)或者原料不純等,也可能在高聚物中產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng),但這種交聯(lián)是非正常交聯(lián)。有時(shí)為了改善某些熱塑性高聚物的性能,以滿足某些特殊的性能要求,可通過輻射交聯(lián)(物理交聯(lián))使分子鏈間產(chǎn)生一定的交聯(lián)結(jié)構(gòu)。如高密度聚乙烯的長期使用溫度在100℃左右,經(jīng)輻射交聯(lián)后,使用溫度可提高到135℃ (在無氧條件下可高達(dá)200~300℃) , 交聯(lián)反應(yīng)很難進(jìn)行完全。
注塑件加工時(shí)在塑料成型工業(yè)中,常用硬化或熟化代替交聯(lián)一詞。所謂“硬化得好”或“熟化得好”, 并不意味著交聯(lián)度達(dá)到100%, 而是指交聯(lián)度發(fā)展到一種適宜的程度(此時(shí)的硬化度100%, 但交聯(lián)度仍小于100%) , 此時(shí)制件的物理力學(xué)性能達(dá)到最佳的狀況。當(dāng)硬化不足(欠熟)時(shí),塑料中常存有比較多的可溶性低分子物,交聯(lián)作用不夠,使得制件的機(jī)械強(qiáng)度、耐熱性、電絕緣性、耐化學(xué)腐蝕性等下降;而熱膨脹、后收縮、內(nèi)應(yīng)力、受力時(shí)的螨變量增加;制件表面缺乏光澤,容易產(chǎn)生裂紋或翹曲等,吸水量增大。硬化過度(過熟)時(shí)。會(huì)引起塑件變色、起泡、發(fā)脆、力學(xué)強(qiáng)度不高等。
注塑件加工時(shí)過熟或欠熟均屬成型時(shí)的交聯(lián)度控制不當(dāng)。交聯(lián)度和交聯(lián)反應(yīng)進(jìn)行的速度不僅依賴于反應(yīng)物本身的結(jié)構(gòu)及配方,還受應(yīng)力、溫度及固化時(shí)間等外界條件的影響。高聚物的反應(yīng)基團(tuán)或反應(yīng)活點(diǎn)數(shù)目的增加,有利于交聯(lián)度的提高。成型過程中由于應(yīng)力的作用,如使物料流動(dòng)、攪拌等擴(kuò)散因素增加,都能增加反應(yīng)基團(tuán)或反應(yīng)活點(diǎn)間的接觸,有利于加快交聯(lián)反應(yīng)和提高交聯(lián)度。如酚醛塑料的注塑成型比壓縮成型周期短。一般說來,加工溫度高則交聯(lián)速度快,硬化時(shí)間長則交聯(lián)度高。測定硬化程度常用物理方法,如熱硬度測定法、超聲波法等。
以上幾種常見的反應(yīng)便是注塑件加工時(shí)高聚物成型過程中的交聯(lián)反應(yīng)。
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