工程塑料零部件的透明性從兩方面考慮:
一方面是本體性質(zhì)
本體性質(zhì)方面,如前所述,對于高分子材料而言,其結(jié)晶性雖然與其光學(xué)透明性之間不存在絕對的對應(yīng)關(guān)系,但一般而言,透明高分子材料在分子聚集態(tài)特征方面多是無定形的。
高分子材料的結(jié)晶特性本質(zhì)上是非均質(zhì)的,其結(jié)構(gòu)內(nèi)部的結(jié)晶區(qū)域本身由相對完善的晶胞單元組成,但同時也存在著由于支化、無規(guī)立構(gòu)以及其它缺陷而引起的無定形區(qū)域。
這種晶態(tài)的各向異性組成結(jié)構(gòu)特征就造成了在結(jié)晶性高分子材料內(nèi)部通常存在著三種情況的折射率波動,即高分子本體/空氣界面、結(jié)晶/非晶界面,以及結(jié)晶/結(jié)晶界面。
上述折射率波動往往會在結(jié)晶高分子材料表面造成顯著的光散射現(xiàn)象,進(jìn)而影響結(jié)晶型高分子材料的透明性。
此外,對于存在芳香族共軛單元的高分子材料而言,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)中如果存在較為強烈的分子內(nèi)或分子間電荷轉(zhuǎn)移(CT)相互作用,則易在電子給體與電子受體之間形成“電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物(CTC)”。
該作用過程中會由于電荷的躍遷與轉(zhuǎn)移而對可見光產(chǎn)生顯著的吸收,因此使得高分子材料的顏色與透光率發(fā)生劣化。
另一方面為成型加工
成型加工方面,如前所述,對于具有低結(jié)晶度或者結(jié)晶速率較慢的工程塑料而言,快速冷卻(類似于金屬材料加工過程中的“淬火”)可以在材料內(nèi)部產(chǎn)生更多的、更細(xì)的缺陷,較多的結(jié)晶聚集體,這有利于保持材料良好的透明性。
但該成型工藝條件受限于材料的結(jié)晶特性和Tg的高低。例如,對于具有快速結(jié)晶速率和低Tg的高結(jié)晶型高分子材料,冷卻速率受限于熱傳遞速率以及結(jié)晶熱的釋放等因素,因此對最終材料的結(jié)晶特性影響較小。另外,快速冷卻還可能會在工程塑料制品中產(chǎn)生不良應(yīng)力。
除此之外,模壓、擠出、注塑過程中在工程塑料表面或內(nèi)部造成的孔洞等缺陷也會影響材料的光學(xué)透明性。高分子材料內(nèi)部的孔洞缺陷可能成為光散射中心。
雖然這些孔洞缺陷的尺寸較小,在通常狀態(tài)下對高分子材料的透明性的影響較小,但在結(jié)晶型高分子材料受到外力拉伸取向情況下,這些孔洞往往是引起材料“變白”以及透明性急劇降低的關(guān)鍵因素。
綜上所述,影響工程塑料透明性的因素來自本體材料和加工參數(shù)的雙重影響,要設(shè)計開發(fā)高性能透明工程塑料就要發(fā)揮有利因素,同時盡可能降低不利因素的影響。