結晶性塑膠與非結晶性塑膠之比較 - LORRIC
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比如,無規立構聚丙烯一般是無定形聚合物,是透明的,而等規聚丙烯的結晶度約50,是不透明的。
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結晶性塑膠與非結晶性塑膠之比較
結晶性塑膠
高分子結晶又稱結晶性塑膠,是高分子鏈部分排列起來的過程,在此過程中,高分子鏈摺疊起來,形成有序的區域,這樣的區域成為片晶。
結晶影響高分子材料的光學、力學、熱和化學性質。
結晶度可通過多種分析方法測定,一般在10%到80%之間,因此,結晶高分子常被稱之為半結晶高分子。
結晶高分子的性質除了通過結晶度表徵,還通過分子鏈的摺疊大小和取向表徵。
然而高分子結晶體是否結晶有賴於其分子結構—主鏈上的側基均勻分布有利於結晶。
比如,等規聚丙烯比無規立構聚丙烯易結晶。
無規立構高分子如果側基很小,也可以結晶,如乙烯基高分子,如果取代基很大,則不結晶。
結晶度
結晶度為結晶部分所占的比例,表徵結晶的程度,一般在10%到80%之間。
只有小分子材料才能得到高結晶度晶體,一般比較脆。
長時間保持在熔點以下的材料也可以獲得高結晶度,這一般成本較高,只能應用於特殊情況。
熱學性質
結晶高分子的分子鏈間的相互作用較強,會減弱玻璃化溫度以上的材料的軟化程度,彈性模量只在高溫下(熔點以上)有顯著變化。
材料結晶度越高,硬度越高,熱穩定性也越高,但材料會變脆,但是非結晶區會使材料具有一定的彈性和抗衝擊性。
結晶高分子材料的另外一個特點是,材料的力學性質有非常明顯的各向異性,即在分子排列平行方向和垂直方向,力學性質顯著不同。
光學性質
結晶高分子一般是不透明的,因為材料內部有許多晶區和非晶區的界面,光在這些界面上發生散射。
這些界面處密度很低,因此,低結晶度材料的透明度高於高結晶度材料的透明度。
比如,無規立構聚丙烯一般是無定形聚合物,是透明的,而等規聚丙烯的結晶度約50,是不透明的。
結晶還影響高分子的染色,結晶高分子比非結晶高分子更難以染色,因為在非結晶高分子材料里,染料分子更容易滲透。
下表為結晶性與非結晶性塑膠之比較:
結晶性塑膠 (Semi-crystalline)
非結晶性塑膠 (Amorphous)
排列整齊,如人牆般結構扎實
排列鬆散,如樹林般不整齊排列
不易透光
易透光
加工後穩定性較差
加工後穩定性良好
低溫下易脆、耐衝擊力較差
耐磨性、耐化性較差
兩者差異將對材質產生硬度、抗張強度、熔點、耐磨性、透明度等影響。
下表為耐溫範圍之對應塑膠材質:
耐溫
塑料類型
非結晶性塑膠(Amorphous)
結晶性塑膠(Semi-crystalline)
140℃以上
高級工業塑膠
PPSU
PES
PEI
PSU
PI
PEEK
LCP
PPA
PPS
90~140℃
工程塑膠
PC
PPO
ABS
PMMA
PA
TPE
PBT
PET
ACETAL(POM)
90℃以下
泛用塑膠
SMA
PS
PVC
SAN
PP
LDPE
HDPE
*以上部分資料來源:維基百科
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