Prat1.聚合物的五個(gè)溫度

相信我們都知道,，根據(jù)聚合物分子鏈狀態(tài)區(qū)分主要有三個(gè)重要溫度,，分別為結(jié)晶溫度,、熔融溫度和分解溫度,。

結(jié)晶溫度：指聚合物分子鏈由非晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)的溫度,。

熔融溫度Tm：指聚合物晶體熔化時(shí)的溫度,。

分解溫度Td：指聚合物分解為小分子的溫度,。

而聚合物分子鏈運(yùn)動(dòng)狀態(tài)區(qū)分主要有兩個(gè)重要溫度,，分別為玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg和粘流溫度Tf,。Tg和Tf兩個(gè)溫度將聚合物分為三種狀態(tài),，T＜Tg時(shí)，聚合物為硬固態(tài),，分子鏈不可運(yùn)動(dòng),，不具備加工性；Tg＜T＜Tf時(shí),，聚合物為高彈態(tài),，分子鏈的主鏈部分不可運(yùn)動(dòng)，但是部分支鏈與側(cè)基可運(yùn)動(dòng),，此時(shí)聚合物表現(xiàn)出一定的可拉伸性,；T＞Tf時(shí)，聚合物為粘流態(tài),，即可流動(dòng)狀態(tài),，通常這也是聚合物真正的加工溫度。

Prat2.無(wú)定形聚合物和結(jié)晶聚合物

上述五個(gè)溫度在聚合物加工中需重點(diǎn)關(guān)注,。然而不同的聚合物由于不同的官能團(tuán),、側(cè)基、支鏈,、分子螺旋結(jié)構(gòu)等多種因素,，結(jié)晶性能不一樣，其溫度也會(huì)有差異,。聚合物根據(jù)結(jié)晶度分為以下兩種：

（1）無(wú)定形聚合物

根據(jù)定義,，由于其結(jié)晶度很低，晶體結(jié)構(gòu)對(duì)聚合物狀態(tài)的影響較小,，無(wú)定形聚合物實(shí)際并沒(méi)有具體的熔融溫度（常說(shuō)的熔點(diǎn)）,。如PET、PC這種分子鏈中含有結(jié)構(gòu)較大官能團(tuán),，側(cè)基,、支鏈較多的聚合物，結(jié)晶度則較低,，被稱(chēng)為無(wú)定形聚合物,。

（2）結(jié)晶聚合物

結(jié)晶度在80%以上的聚合物稱(chēng)為結(jié)晶性聚合物。如PE,、PP這種分子鏈重復(fù)單元單一,，結(jié)構(gòu)規(guī)整，對(duì)稱(chēng)性高的聚合物通常具有較高的結(jié)晶度,，被稱(chēng)為結(jié)晶性高分子,。

Prat3.為什么會(huì)把熔點(diǎn)當(dāng)作擠出溫度？

實(shí)際加工過(guò)程中,，聚合物加工溫度主要取決于其粘流溫度,，在該溫度下,，聚合物具有整體留下流動(dòng)性，才可以進(jìn)行擠出/注塑等加工成型,。那為什么大多數(shù)時(shí)候我們會(huì)把聚合物的熔點(diǎn)當(dāng)作其擠出溫度呢?需要從結(jié)晶角度對(duì)結(jié)晶聚合物和無(wú)定形聚合物進(jìn)行分析,。

無(wú)定形聚合物中晶體結(jié)構(gòu)對(duì)聚合物狀態(tài)的影響較小，其并沒(méi)有具體的熔融溫度（即熔點(diǎn)）,。但是在利用DSC對(duì)聚合物狀態(tài)進(jìn)行表征時(shí),，無(wú)定形聚合物也會(huì)顯示一個(gè)熔融峰，這個(gè)熔融峰其實(shí)是分子鏈在該溫度吸收足夠能量使其具有整體可運(yùn)動(dòng)的能力,。所以,，對(duì)于無(wú)定形聚合物，通常所述的熔點(diǎn)就是分子鏈由高彈態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)的粘流溫度,，聚合物可在熔點(diǎn)溫度附近進(jìn)行擠出加工,。

對(duì)于結(jié)晶聚合物，熔點(diǎn)溫度和粘流溫度是兩個(gè)不同的溫度,，以PP為例,，PP 的熔點(diǎn)大概在165℃，而擠出溫度通常設(shè)置為220℃左右,。這是因?yàn)镻P具有高結(jié)晶性,，在熔點(diǎn)溫度時(shí)，晶體發(fā)生熔化,，由晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài),。但是在此溫度時(shí)，PP分子鏈依然不具備流動(dòng)性,，需要繼續(xù)升高至粘流溫度,，給予分子鏈更多的能量才能使其運(yùn)動(dòng)。所以,，PE,、PP高結(jié)晶性材料的加工溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其熔點(diǎn)。

雖然提高溫度可以使聚合物具有更好的流動(dòng)性,，但是溫度不是越高越好,。一方面，聚合物達(dá)到粘流溫度后,，隨著溫度的升高其流動(dòng)性提高的效果會(huì)慢慢減弱,，從能源角度考慮較為浪費(fèi)。另一方面,，溫度越高,，聚合物在擠出機(jī)螺桿的剪切作用下越容易發(fā)生降解，甚至分解為小分子,，影響產(chǎn)品質(zhì)量,。