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2022世界杯足球赛时间表．它被称为Tg，玻璃化转变温度的缩写。我们稍后会讨论这背后的科学，但现在，只要知道有一个温度，无定形材料从玻璃/刚性状态转变为皮革/橡胶状态。

什么是玻璃化转变温度(Tg)?

玻璃化转变温度是指非晶态聚合物从硬/玻璃态转变为软/皮革态的温度，反之亦然。Tg直接关系到材料在任何给定最终用途中的强度和能力。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，和它的工作温度范围，你可以看到在图1．

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非晶与半晶聚合物

聚合物分为两类:热固性和热塑性塑料。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)。

为了拆解这个手表，有必要重温高中化学课。不过别担心;不会花很长时间的。我们将从第一天开始，当老师提出这个问题时:什么是聚合物?坐在前排以研究古代语言为乐的聪明的人知道“poly”和“mer”在希腊语中是“许多部分”的意思，因此他会说“聚合物是通过聚合过程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	Abs, 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?任何设计塑料零件的人都应该这样做。任何聚合物的分子量都决定了刚才提到的“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，一个高密度聚乙烯(HDPE)分子——只不过是这两个分子的连接序列——的重量可以达到250000 g/mol或更多。

无论是8000到31000克/摩尔的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)分子，还是高达40万克/摩尔的聚苯乙烯(PS)分子，这些蜈蚣状的单体链——聚合物的基本组成部分——会将自己排列成无定形或半晶体结构。

聚合物形态

非晶聚合物具有随机/无序链结构。低于Tg，它们又硬又脆。当加热时，它们逐渐开始软化，直到变得像皮革或橡胶一样。这个转变就是玻璃化转变。继续加热，它们逐渐变成熔融(可成型)，通过Tg达到聚合物开始表现出粘性流动的温度。非晶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)，它们以玻璃态使用，远低于玻璃化转变温度。

半晶聚合物具有高度有序的结晶区和非晶区。无定形区域将表现出与刚才描述的相同的行为。然而，对于半晶材料，一旦非晶区通过Tg，晶区保持高度有序，并为块状材料提供结构。正因为如此，许多半晶体材料可以使用远远超过他们的Tg。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，其在温暖的夏季表现出韧性和柔韧性，但在寒冷的北方冬季却会变脆。

热固性聚合物通过交联将它们的链连接在一起。这些交联在链之间形成，将它们变成一个大分子。下次你拿着保龄球的时候想想这个。交联提供了一个强大的链结构，使弹性材料，如液体硅橡胶的使用远远高于其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。交联在分子链之间形成的键非常牢固，热固性材料的熔点高于其分解温度。

聚合物的利弊

无定形聚合物通常是透明的(聚碳酸酯和丙烯酸是两个例子)，而不是像大多数半结晶材料那样不透明。它们通常具有更好的尺寸稳定性，并且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)，并且具有良好的刚度和冲击强度。如前所述，它们在受热时会逐渐变软。

半结晶热塑性塑料由于其内部结构，具有非常强的分子键。这种特性使它们能抵抗化学攻击。像聚四氟乙烯一样，许多也提供低摩擦系数，因此是轴承和磨损表面或重结构载荷的良好选择。它们也比非晶态聚合物更耐疲劳。它们在受热时会变软，但由于晶体区域在聚合物熔化温度之前保持结构，因此可以在其Tg以上使用。

热固性材料具有交联的内部结构，具有很好的耐化学性、尺寸稳定性和耐热性。热固性材料的范围从透明到不透明，以及弹性体到刚性。它们可以低于或高于其Tg使用，并且没有熔点。

当然，这是一个复杂的话题。我们希望这个相当技术性的解释有助于减少对这个主题的困惑。是否有注塑项目正2022世界杯足球赛时间表在进行中?联系电话: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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