传热过程与聚集态结构

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《塑料挤出制品生产工艺手册》第110页（832字）

塑料材料的聚集态结构分为两种类型：一种是无定型聚合物，它在成型加工中没有相转变的过程，因此也没有相变潜热；另一种是结晶型聚合物，它在成型加工中有相转变的过程，因此有相变潜热。由于前两节的内容对无定型聚合物都适用，因此不再进行讨论。本节只简要阐述结晶型聚合物传热过程的特殊性。

图5－5和图5－6分别表示结晶型塑料和无定形塑料焓和热比容随温度的变化曲线。由两图可知，塑料晶体在受热转变为熔体时具有相转变。这种相转变需要一定的热量。因此，结晶型的塑料材料(如PE)转变为熔体时就比无定形塑料材料(如PS)要消耗更多的热量；反过来，在冷却时也要释放出更多的热量。对于结晶型塑料的这些曲线，有明显的折点，而无定形塑料的这些曲线是平滑的。

图5－5 几种聚合物的H、T曲线

图5－6 聚合物的C_p－T曲线

然而，需要注意的是，结晶型塑料材料在熔融和冷却过程中的热历史是不同的，见图5－7。

图5－7 POM(Delrin)C_p－T的关系

POM从室温到开始熔融的温度，树脂的吸热为4．187kJ／kg；同样，从熔融状态冷却到室温，释放的热量也是4．187kJ／kg。由图5－7可知，从室温到175℃(或稍高一些)，热容量随温度的增加呈线性关系。这表示的是显热的变化关系；一旦达到175℃(或稍高一些)直到熔融的上限，POM发生相转变，在这区间，热容量急剧增大；在熔点温度以上，热容量与温度又呈线性关系。由此可以看出，结晶型塑料材料在熔融或凝固时热容量有很大的变化。熔融与凝固的温度并不相同。很明显，这是塑料材料热滞后的典型表现。