取向力

分子取向力发生在极性分子与极性分子之间。由于极性分子的电性分布不均匀，一端带正电，

一端带负电，形成偶极。因此，当两个极性分子相互接近时，由于它们偶极的同极相斥，异

极相吸，两个分子必将发生相对转动。这种偶极子的互相转动，就使偶极子的相反的极相对，

叫做“取向”。这时由于相反的极相距较近，同极相距较远，结果引力大于斥力，两个分子靠

近，当接近到一定距离之后，斥力与引力达到相对平衡。这种由于极性分子的取向而产生的

分子间的作用力，叫做取向力。

分子取向-诱导力

在极性分子和非极性分子之间以及极性分子和极性分子之间都存在诱导力。在极性分子和非

极性分子之间，由于极性分子偶极所产生的电场对非极性分子发生影响，使非极性分子电子

云变形(即电子云被吸向极性分子偶极的正电的一极)，结果使非极性分子的电子云与原子核

发生相对位移，本来非极性分子中的正、负电荷重心是重合的，相对位移后就不再重合，使

非极性分子产生了偶极。这种电荷重心的相对位移叫做“变形”，因变形而产生的偶极，叫做

诱导偶极，以区别于极性分子中原有的固有偶极。诱导偶极和固有偶极就相互吸引，这种由

于诱导偶极而产生的作用力，叫做诱导力。

同样，在极性分子和极性分子之间，除了取向力外，由于极性分子的相互影响，每个分子也

会发生变形，产生诱导偶极。其结果使分子的偶极矩增大，既具有取向力又具有诱导力。在

阳离子和阴离子之间也会出现诱导力。

分子取向-色散力

非极性分子之间也有相互作用。粗略来看，非极性分子不具有偶极，它们之间似乎不会产生

引力，然而事实上却非如此。例如，某些由非极性分子组成的物质，如苯在室温下是液体，

碘、萘是固体；又如在低温下，N2、O2、H2和稀有气体等都能凝结为液体甚至固体。这

些都说明非极性分子之间也存在着分子间的引力。当非极性分子相互接近时，由于每个分子

的电子不断运动和原子核的不断振动，经常发生电子云和原子核之间的瞬时相对位移，也即

正、负电荷重心发生了瞬时的不重合，从而产生瞬时偶极。而这种瞬时偶极又会诱导邻近分

子也产生和它相吸引的瞬时偶极。虽然，瞬时偶极存在时间极短，但上述情况在不断重复着，

使得分子间始终存在着引力，这种力可从量子力学理论计算出来，而其计算公式与光色散公

式相似，因此，把这种力叫做色散力。

一般说来，极性分子与极性分子之间，取向力、诱导力、色散力都存在；极性分子与非极性

分子之间，则存在诱导力和色散力；非极性分子与非极性分子之间，则只存在色散力。这三

种类型的力的比例大小，决定于相互作用分子的极性和变形性。极性越大，取向力的作用越

重要；变形性越大，色散力就越重要；诱导力则与这两种因素都有关。但对大多数分子来说，

色散力是主要的。分子间作用力的大小可从作用能反映出来。

塑料在加工、成型、使用过程中会发生分子取向。取向会产生内应力。大分子排列规整、紧密，分子

间作用力大利于结晶。取向的一个结果就是大分子间排列更为有序，这会否使结晶度提高呢？

步骤/方法

一、什么是结晶性塑料？

结晶性塑料有明显的熔点，固体时分子呈规则排列。规则排列区域称为晶区，无序排列区域称为非晶

区，晶区所占的百分比称为结晶度，通常结晶度在80%以上的聚合物称为结晶性塑料。常见的结晶性塑料

有：聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚甲醛POM、聚酰胺PA6、聚酰胺PA66、PET、PBT等。

二、结晶对塑料性能的影响

1）力学性能

结晶使塑料变脆（耐冲击强度下降），韧性较强，延展性较差。

2）光学性能

结晶使塑料不透明，因为晶区与非晶区的界面会发生光散射。减小球晶尺寸到一定程式度，不仅提高

了塑料的强度（减小了晶间缺陷）而且提高了透明度，（当球晶尺寸小于光波长时不会产生散射）。

3）热性能

结晶性塑料在温度升高时不出现高弹态，温度升高至熔融温度TM时，呈现粘流态。因此结晶性塑料

的使用温度从Tg（玻璃化温度）提高到TM（熔融温度）。

4）耐溶剂性，渗透性等得到提高，因为结晶分排列更加紧密。

三、影响结晶的因素有哪些？

1）高分子链结构，对称性好、无支链或支链很少或侧基体积小的、大分子间作用力大的高分子容

易相互靠紧，容易发生结晶。

2）温度，高分子从无序的卷团移动到正在生长的晶体的表面，模温较高时提高了高分子的活动性

从而加快了结晶。

3）压力，在冷却过程中如果有外力作用，也能促进聚合物的结晶，故生产中可调高射出压力和保

压压力来控制结晶性塑料的结晶度。

4）形核剂，由于低温有利于快速形核，但却减慢了晶粒的成长，因此为了消除这一矛盾，在成型

材料中加入形核剂，这样使得塑料能在高模温下快速结晶。

四、结晶性塑料对注塑机和模具有什么要求

1）结晶性塑料熔解时需要较多的能量来摧毁晶格，所以由固体转化为熔融的熔体时需要输入较多的

热量，所以注塑机的塑化能力要大，最大注射量也要相应提高。

2）结晶性塑料熔点范围窄，为防止射咀温度降低时胶料结晶堵塞射咀，射咀孔径应适当加大，并加

装能单独控制射咀温度的发热圈。

3）由于模具温度对结晶度有重要影响，所以模具水路应尽可能多，保证成型时模具温度均匀。

4）结晶性在结晶过程中发生较大的体积收缩，引起较大的成型收缩率，因此在模具设计中要认真考

虑其成型收缩率

5）由于各向异性显著，内应力大，在模具设计中要注意浇口的位置和大小，加强筋和位置与大小，

否则容易发生翘曲变形，而后要靠成型工艺去改善是相当困难的。

6）结晶度与塑件壁厚有关，壁厚冷却慢结晶度高，收缩大，易发生缩孔、气孔，因此模具设计中要

注意控制塑件壁厚的控制

五、结晶性塑料的成型工艺

1）冷却时释放出的热量大，要充分冷却，高模温成型时注意冷却时间的控制。

2）熔态与固态时的比重差大，成型收缩大，易发生缩孔、气孔，要注意保压压力的设定

3）模温低时，冷却快，结晶度低，收缩小，透明度高。结晶度与塑件壁厚有关，塑件壁厚大时冷却

慢结晶度高，收缩大，物性好，所以结晶性塑料应按要求必须控制模温。

4）各向异性显著，内应力大，脱模后未结晶折分子有继续结晶化的倾向，处于能量不平衡状态，易

发生变形、翘曲，应适当提高料温和模具温度，中等的注射压力和注射速度。在市场上,塑料种类很多,

但是做塑料的人一般只知道分为工程塑料和日用塑料两类。实质上，塑料有结晶塑料和非结晶塑料之分。

结晶塑料：尼龙、丙烯、乙烯、聚甲醛等等；

非结晶塑料：聚碳、ABS、透苯、氯乙烯等等。

聚合物结晶的影响因素可以分两部分：内部结构的规整性，以及外部的浓度、溶剂、温度等。结构

越规整，越容易结晶，反之则越不容易，成为无定型聚合物。结构因素是最主要的。

要提高聚合物的结晶取向，从结构来说，可以：

增加分子链的对称性；

增加分子链的立体规整性；

增加重复单元的排列有序性，即无规共聚；

增加分子链内含的氢键；

降低分子链的支化度或交联度；

从外部因素来看，可以在工厂实施的方法：

退火，缓慢降温可以提高结晶度；

注意应力的影响。如橡胶和纤维，应力条件下就加速结晶。

溶剂的选择。良溶剂中不易结晶。