熱塑性塑膠受熱的歷程及行為

塑膠射出成型   塑膠射出   射出成型

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)及熱裂解溫度之間；其合理的使用範圍介於玻璃轉化溫度(Tg)及熱變形溫度之間。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。



舉例來說，某塑膠的特性表入下：

• 玻璃轉化溫度為 -10°C


• 熱變形溫度為 80°C


• 熔點為 150°C


• 熱裂解溫度為 280°C

則表示該塑膠具有下列可能特性：

• 在 -20°C時會脆化。


• 在 30°C時具有彈性，可作一般的操作及使用。


• 
  
  在 100°C 時雖還具有固體型態，但已經是軟啪啪的狀態了，而且其機械性能也已經大幅下降。


• 在 180°C 時就會熔化成液體狀態。


• 高於 280°C 時會因熱裂解而造成分子斷裂，材料特性完全不同。

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，呈現出硬而脆的玻璃特性。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。

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。

 



亦得

參考資料:http://www.researchmfg.com/2010/07/thermo-plastics/

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