熱塑性塑膠受熱的歷程及行為

熱塑性塑膠是我們使用最多的塑膠種類,而且在控制良好的情況下,它還可以反覆加工使用。參考下圖說明,這種塑膠的加工範圍介於熔點(Tm)熱裂解溫度之間;其合理的使用範圍介於玻璃轉化溫度(Tg)熱變形溫度之間。所以在選用這種塑膠的時候,這四個溫度扮演著極其重要的角色。







熱塑性塑膠受熱的歷程及特性變化

舉例來說,某塑膠的特性表入下:

則表示該塑膠具有下列可能特性:

熱可塑性塑膠(Thermo-plastics)在相對低溫時,其分子運動會相對的受到限制,呈現出玻璃特性。隨著溫度持續的上升達到 Tg(玻璃轉化溫度)時,對於非結晶(Amorphous)塑膠的分子鏈就開始增加運動並擴張(比容積增加),初期漸成黏滯性的橡膠態,當到達Tm(熱裂解溫度)時,分子鏈完全分解成為可運動的熔融液態;但是結晶(Crystalline)塑則因其緊密的分子鏈結構關係,在低溫時也只能在極小範圍內振動,一直要到Tm(熱裂解溫度)時,其分子鏈才會崩潰,並加快的急速運動並擴張而成熔融液態。

熱塑性塑膠受熱的歷程及行為曲線

觀察熱可塑性塑膠的行為,我們可以歸納出下列幾項特點:

  1. 塑膠在 Tg 溫度以下時,其結構可是為是一種緊密堆疊的狀態,而且結晶塑膠的密度要大於非結晶塑膠。
  2. 隨著溫度的上升,塑膠的比容積增加(密度降低),分子鏈的運動空間增加(自由體積變大)。結晶塑膠在初期的熱膨脹不大,一直要到 Tm 以上其比容積才會急速增加。當達到完全熔融狀態時,結晶塑膠的熱膨脹比非結晶塑膠要大得多;反之,在冷卻過程中,結晶塑膠通常也比非結晶塑膠有較大的收縮率。
  3. 非結晶塑膠從軟化到熔融,是漸進而無明顯的熔點;結晶塑膠的熔點則相當明確且狹窄。
  4. 塑膠如果是在受壓的狀況下,分子鏈的運動會受到限制,因此 Tg 、 Tm 及受熱比容積都會比無受壓時來的小。

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訪客留言內容(Comments)

請問塑料在料管為熔融狀態時停置多久會造成材質脆化?

學長您好,

請問設出成形的材料建議加工溫度是從Tg減掉約20度來的嗎?

若是以機加工的方式成形,也是去看Tg溫度作為加工溫度的上限值嗎?還是要去看維卡溫度呢?謝謝!!

許育豪,
這個沒有研究到那麼深,不過一般塑膠料比較重視熱變形溫度與軟化溫度。


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