聚合物的玻璃化转变温度

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在设计零件时，有一个重要但经常被忽视的材料考虑塑料注射成型beplay体育下载ios．叫做Tg，是玻璃化转变温度的缩写。我们将在后面讨论这一切背后的科学，但现在，只要知道有一个温度，非晶材料从玻璃/刚性状态转变为皮革/橡胶状态。

什么是玻璃化转变温度(Tg)?

玻璃化转变温度是无定形聚合物从坚硬/玻璃态转变为柔软/皮革态的温度，反之亦然。Tg直接关系到材料的强度和在任何给定的最终用途应用中的能力。玻璃化转变温度与聚合物的机械性能有关。这包括它的抗拉强度，抗冲击性，弹性模量，以及它的操作温度范围，正如你可以在图1．

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非晶态与半晶态聚合物

聚合物可分为两类:热固性聚合物和热塑性塑料。然后热塑性聚合物进一步分为两个阵营之一:那些非晶如聚碳酸酯(PC)和聚苯乙烯(PS)等半晶状的(聚丙烯和缩醛就是两个例子)。

为了拆解这款手表，有必要重温一下高中化学课。不过，别担心;不会花很长时间。我们将从第一天开始，老师提出了一个问题:聚合物是什么?坐在前排以学习古代语言为乐的聪明之人知道，“poly”和“mer”在希腊语中是“许多部分”的意思，因此，“聚合物是通过聚合反应连接在一起的小分子长链，其分子量从数百到数十万不等。”祝贺你。

聚合物的结构

	热塑性塑料		热固性
	非晶	水晶
链结构	随机/无序	命令/稳定	交联
熔点	没有定义/逐渐软化	不同的/晶体分解	无熔点
收缩	低	高	低
外观	透明的	不透明的	不同
抗化学腐蚀	低	高	高
例子	腹肌，pc, ps	Pp, pet, pom	环氧树脂,光敏电阻

长分子链

那么分子量是多少呢?更重要的是，谁在乎呢?任何设计塑料部件的人都应该这样做。任何聚合物的分子量决定了刚才提到的“长链”的长度，因此也决定了它的物理特性。例如，一个氢分子的“重量”仅为1.01 g/mol(摩尔质量)，一个碳分子的“重量”为12.01 g/mol，而一个高密度聚乙烯(HDPE)分子的重量(只不过是这两个分子的连接系列)可以达到250000 g/mol或更多。

无论是8,000 - 31,000 g/mol的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)分子，还是高达400,000 g/mol的聚苯乙烯(PS)分子，这些蜈蚣状的单体链——聚合物的组成部分——将自己排列成无定形或半晶体结构。

聚合物形态

无定形聚合物具有随机/无序的链结构。低于Tg时，它们变硬变脆。随着加热，它们逐渐开始软化，变成皮革状/橡胶状。这个转变就是玻璃化转变。继续加热，它们逐渐熔化(可塑)，通过Tg达到聚合物开始表现出粘性流动的温度。无定形聚合物的常见例子包括坚硬的刚性材料，如聚苯乙烯(PS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，它们在其玻璃态下使用，远低于其玻璃化转变温度。

半结晶聚合物具有高度有序的结晶区和无定形区。无定形区域将表现出与刚才描述的相同的行为。然而，对于半晶体材料，一旦非晶态区域通过Tg，晶体区域保持高度有序并为块状材料提供结构。正因为如此，许多半晶体材料可以在超过Tg的范围内使用。半结晶材料，如聚丙烯(PP)，其Tg约为-20°C，用于草坪家具等应用，这些家具在温暖的夏季表现出韧性和灵活性，但在北方寒冷的冬季会变脆。

热固性聚合物的链是交联的。这些交联在链之间形成，把它们变成一个大分子。下次你拿着保龄球的时候想想这一点。交联提供了一个坚固的链结构，允许弹性材料，如液体硅橡胶，使用远高于他们的Tg。其他热固性材料通常在Tg以下使用，并且相当坚硬，例如酚醛类材料。交联在分子链之间形成的键非常强，热固性材料的熔点高于其分解温度。

聚合物的利与弊

无定形聚合物通常是透明的(聚碳酸酯和丙烯酸就是两个例子)，而不是像大多数半晶体材料那样不透明。它们通常具有更好的尺寸稳定性，在成型过程中不太可能翘曲。它们通常耐热水和蒸汽(想想管道材料)，具有良好的刚度和抗冲击强度。正如之前所解释的，当暴露在高温下时，它们会逐渐软化。

半结晶热塑性塑料，由于其内部结构，拥有非常强的分子键。这一特性使它们能够抵抗化学攻击。像聚四氟乙烯一样，许多也提供了低摩擦系数，因此是轴承和磨损表面或重结构载荷的良好选择。它们也比无定形聚合物更耐疲劳。它们在受热时会变软，但可以在Tg以上使用，因为晶体区域保持结构直到聚合物的熔化温度。

热固性材料具有交联的内部结构，显示出非常好的耐化学性、尺寸稳定性和耐热性。热固性的范围从透明到不透明，以及弹性到刚性。它们可以在低于或高于Tg的温度下使用，并且没有熔点。

当然，这是一个复杂的话题。我们希望这个相当专业的解释有助于减少对这个主题的困惑。有一个注塑项目在beplay体育下载ios工作中?请拨打877-479-3680或(电子邮件保护)．我们总是乐于研究聚合物。

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