Каковы факторы, влияющие на прозрачность инженерных пластиков?

Прозрачные инженерные пластики обычно относятся к типу инженерных пластиков, которые обладают превосходной оптической прозрачностью, низким индексом желтизны и матовости, могут обрабатываться методами литья, литья под давлением, экструзии, 3D-печати и других процессов формования и в основном используются в производстве оптических компонентов. .

Прозрачные конструкционные пластики в основном включают полиолефины, такие как циклические олефиновые полимеры (COC или COP);Сложные полиэфиры, такие как полиметилметакрилат (ПММА), полиэтилентерефталат (ПЭТ), полибутилентерефталат (ПБТ), полиэтиленнафталат (ПЭН), поликарбонат (ПК) и т. д.;Полисульфоны, такие как полиарилсульфон (ПСФ), полиэфирсульфон (ПЭС) и т.д.;Полиамид (ПА), например прозрачный нейлон и т. д.;Прозрачные фторопласты, такие как сополимер поливинилиденфторида-гексафторпропилена (ПВДФ-ГФП) и др., прозрачный полиимид (ПИ) и др.

В практическом применении прозрачные конструкционные пластики могут использоваться отдельно в качестве конструкционных пластиков при производстве оптических компонентов или в качестве матрицы прозрачных композитных материалов в оптической технике.

В традиционных областях применения прозрачные инженерные пластики могут использоваться в качестве линз при производстве оптических компонентов, таких как очки и линзы, в качестве прозрачного компонента (автомобильные фары, иллюминаторы, внутренняя отделка и т. д.) в автомобилях, самолетостроении и других областях. в качестве прозрачного теплоизоляционного материала (ТИМ) в строительстве, а также в качестве прозрачного расходного материала в аддитивном производстве (3D-печать) и других областях.

В развивающихся областях прозрачные инженерные пластики могут использоваться в светодиодном (LED) освещении, прозрачных подложках для устройств фотокаталитического разложения сточных вод, а также в оптических компонентах гибкой электроники, гибких солнечных элементах, гибких датчиках и других устройствах.Поэтому исследования и разработки прозрачных инженерных пластиков в последние годы привлекли широкое внимание.

Основные факторы, влияющие на прозрачность инженерных пластиков

«Прозрачность» является очень ценным свойством для большинства конструкционных пластиков, особенно для конечных продуктов из оптических инженерных пластиков.Аморфные инженерные пластики часто обладают хорошей оптической прозрачностью.Однако для высококристаллических материалов, особенно продуктов большей толщины, таких как детали, отлитые под давлением, кристаллизация часто вызывает преломление света, тем самым ухудшая прозрачность продукта.

Чтобы сделать кристаллические конструкционные пластики прозрачными, общепринятым методом является уменьшение размера элементарной ячейки.Кристаллы меньшего размера не вызывают преломления света.Кроме того, светопроницаемость некоторых полукристаллических конструкционных пластиков можно улучшить с помощью аддитивных технологий.

Что касается ПЭТ, если не добавляются специальные добавки, способствующие кристаллизации, ПЭТ сам по себе также является материалом, который кристаллизуется медленно.Аморфный ПЭТ прозрачен и тверд, но размягчается при температуре стеклования (Tg) (~80°С).

Однако если материал нагреть до 120-130°С, он часто начинает мутнеть из-за образования кристаллов.Другой пример: аморфный нейлон действительно прозрачен и не кристаллизуется при нормальных условиях формования;однако полукристаллические инженерные пластики найлон 6 часто требуют быстрой скорости охлаждения и тонкостенной конструкции для достижения прозрачности.

Если толщина детали превышает 1–1,5 мм или если температура формы при охлаждении высокая, эти материалы начнут мутнеть, связанное с образованием кристаллов.

Вообще говоря, для чистых инженерных пластиков основным фактором, влияющим на их оптическую прозрачность, являются кристаллизационные характеристики полимерного тела.Для материалов полимер/полимерная смесь основными причинами, влияющими на их оптическую прозрачность, являются разделение фаз и различия в показателях преломления, вызванные несоответствием полярности между компонентами.

Для полимерно-неорганических композитных конструкционных пластиков рассеяние света, вызванное несоответствием показателей преломления между полимерной матрицей и неорганическим армирующим материалом, является основным фактором, влияющим на его оптическую прозрачность.Короче говоря, прозрачность инженерных пластиков тесно связана со свойствами самого полимерного материала, а также условиями формования и обработки.

(1) Онтологические свойства

С точки зрения объемных свойств, как уже говорилось выше, для полимерных материалов хотя и нет абсолютного соответствия между их кристалличностью и оптической прозрачностью, но, вообще говоря, прозрачные полимерные материалы в большинстве своем аморфны по молекулярно-агрегационным характеристикам.

Кристаллизационные характеристики полимерных материалов существенно неоднородны.Кристаллическая область внутри самой структуры состоит из относительно полных единиц элементарных ячеек, но существуют также аморфные области, вызванные разветвлением, атактической структурой и другими дефектами.

Анизотропные структурные характеристики этого кристаллического состояния приводят к трем типам флуктуаций показателя преломления внутри кристаллических полимерных материалов: граница раздела тело полимера/воздух, граница кристаллическая/аморфная граница и граница кристаллическая/кристаллическая граница.

Вышеупомянутые колебания показателя преломления часто вызывают значительное рассеяние света на поверхности кристаллических полимерных материалов, тем самым влияя на прозрачность кристаллических полимерных материалов.

Кроме того, для полимерных материалов с ароматическими сопряженными звеньями, если во внутренней структуре имеется относительно сильное внутримолекулярное или межмолекулярное взаимодействие с переносом заряда (CT), доноры и акцепторы электронов легко образуют комплекс с переносом заряда (CTC). ' сформирован.

Во время этого процесса видимый свет будет значительно поглощаться из-за перехода и переноса заряда, что приводит к ухудшению цвета и пропускания полимерного материала.

(2) обработка формования

Что касается обработки формованием, как упоминалось выше, для технических пластмасс с низкой кристалличностью или медленной скоростью кристаллизации быстрое охлаждение (аналогично «закалке» при обработке металлических материалов) может привести к образованию более мелких дефектов и большего количества кристаллических агрегатов внутри материала. , что полезно для сохранения хорошей прозрачности материала.

Однако условия процесса формования ограничены кристаллизационными характеристиками материала и уровнем Tg.Например, для высококристаллических полимерных материалов с высокой скоростью кристаллизации и низкой Tg скорость охлаждения ограничивается такими факторами, как скорость теплопередачи и выделение тепла кристаллизации, поэтому она оказывает меньшее влияние на характеристики кристаллизации конечного материала.Кроме того, быстрое охлаждение может вызвать нежелательные напряжения в изделиях из конструкционного пластика.

Кроме того, такие дефекты, как отверстия на поверхности или внутри инженерного пластика во время процессов формования, экструзии и литья под давлением, также влияют на оптическую прозрачность материала.Центрами светорассеяния могут стать дырочные дефекты внутри полимерных материалов.

Хотя размер этих дырочных дефектов невелик и мало влияет на прозрачность полимерных материалов в нормальных условиях, однако, когда кристаллические полимерные материалы растягиваются и ориентируются внешними силами, эти отверстия часто являются ключевым фактором, вызывающим деформацию материала. «выбелить» и его прозрачность резко уменьшиться.

Подводя итог, можно сказать, что факторы, влияющие на прозрачность инженерных пластиков, обусловлены двойным воздействием сыпучих материалов и параметров обработки.Для проектирования и разработки высокоэффективных прозрачных инженерных пластиков необходимо в полной мере использовать благоприятные факторы, сводя к минимуму влияние неблагоприятных факторов.

Компания NANJING HAISI является профессиональным производителем экструдеров для пластика. Мы поставляем двухшнековые экструдеры, одношнековые экструдеры, экструдеры для переработки пластмасс, двухступенчатые экструдеры, лабораторное оборудование, машины для смешивания и подачи, машины для охлаждения и гранулирования, дробильные машины и так далее.