Page 31 - 《橡塑技术与装备》2021年12期（6期下半月 塑料）

理论与研究 孙秀慧 等·轮胎硫化机热工阀门概述

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其中 1 材料在不同降温速率下的结晶温度均较高，分 力作用下垂，即发生熔垂，使管材壁厚不均匀，进一
别为 117.0 ℃、114.2 ℃、111.7 ℃。在大口径 HDPE 步影响管材的外观以及力学性能等。因此，在生产大
管道生产过程中，冷却结晶过程影响着产品内外层的 口径 HDPE 管材时，选择结晶温度较高的材料，当大
差异和产品质量。若结晶温度低，大口径 HDPE 管材 口径管材从口模挤出后进行冷却时不需要较大的过冷
从口模挤出后需要较大的过冷度即较长的时间才能到 度就能达到结晶温度开始结晶，不仅可以减少熔垂的
达到结晶温度开始结晶，这会导致管材内壁材料受重 发生，提高产品质量，同时还可以有效缩短加工周期。

图 1 三种大口径 HDPE 管道材料的结晶曲线
表 1 三种大口径 HDPE 管道材料的结晶温度 T（X T -T）的关系曲线。由于降温结晶过程中温度 T
-1
样品 降温速率 /(℃ . min ) 结晶温度 /℃ 和时间 t 是对应的，因此可将 X T -T 关系曲线转换为如
5 117.0
1# 10 114.2 图 2 所示的相对结晶度 X T 和时间 t（X T -t）的关系曲
20 111.7
5 116.1 线。从图 2 可以看出，不同的降温速率下三种大口径
2# 10 113.8 HDPE 管道材料的 X T -t 均呈现反 S 形曲线，刚开始是
20 111.3
5 116.4 较缓慢的成核阶段，随后进入快速的主结晶过程，后
3# 10 114.5 期结晶则又相对变缓。在 1 材料的 X T -t 曲线中以相
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20 111.3
对结晶度 X T =0.4 为参照点，然后对应到不同降温速率
2.2 非等温结晶动力学 X T -t 曲线的横坐标结晶时间 t（见图中红色虚线），可
在非等温结晶过程中，任意结晶温度 T 时的相对 以看出，降温速率 20 ℃ /min 时，相对结晶度达到 0.4
结晶度 X T 可由下式计算 ： 所需的结晶时间少于降温速率为 10 ℃ /min 所需的结
T
X T = ∫ T 0 d ( H / d T d) T / ∫ T 0 T ∞ d ( H / d T d) T （1） 晶时间，也少于降温速率为 5 ℃ /min 所需的结晶时间，
c
c
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2 和 3 材料也是如此，随着降温速率增大，达到相同
式中 ：
T 0 ——开始结晶的温度 ； 的相对结晶度所需的时间变短，说明降温速率增大，
T ∞ ——结晶终止时的温度 ； 结晶变快，结晶速度提高。在生产大口径 HDPE 管材
时，适当提高冷却时的降温速率，有利于缩短结晶时
dH c /dT——结晶热流率（放热）。
利 用式（1） 对图 1 中 三种 大 口径 HDPE 管 道材 间，缩短加工周期。
料的结晶峰进行积分，可以得到相对结晶度 X T 和温度

图 2 三种大口径 HDPE 管道材料的 X T -t 曲线

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