Prat1聚合物的五個溫度

相信我們都知道，根據聚合物分子鏈狀態區分主要有三個重要溫度，分別為結晶溫度、熔融溫度和分解溫度。

結晶溫度：指聚合物分子鏈由非晶態轉變為晶態的溫度。

熔融溫度Tm：指聚合物晶體熔化時的溫度。

分解溫度Td：指聚合物分解為小分子的溫度。

而根據聚合物分子鏈運動狀態區分主要有兩個重要溫度，分別為玻璃化轉變溫度Tg和粘流溫度Tf。Tg和Tf兩個溫度將聚合物分為三種狀態，T＜Tg時，聚合物為硬固態，分子鏈不可運動，不具備加工性；Tg＜T＜Tf時，聚合物為高彈態，分子鏈的主鏈部分不可運動，但是部分支鏈與側基可運動，此時聚合物表現出一定的可拉伸性；T＞Tf時，聚合物為粘流態，即可流動狀態，通常這也是聚合物真正的加工溫度。

Prat2.無定形聚合物和結晶聚合物

上述五個溫度在聚合物加工中需重點關注。然而不同的聚合物由于不同的官能團、側基、支鏈、分子螺旋結構等多種因素，結晶性能不一樣，其溫度也有會差異。聚合物根據結晶度分為以下兩種：

（1）無定形聚合物

根據定義，由于其結晶度很低，晶體結構對聚合物狀態的影響較小，無定形聚合物實際并沒有具體的熔融溫度（常說的熔點）。如PET、PC這種分子鏈中含有結構較大官能團，側基、支鏈較多的聚合物，結晶度則較低，被稱為無定形聚合物。

 （2）結晶聚合物

結晶度在80%以上的聚合物稱為結晶性聚合物。如PE、PP這種分子鏈重復單元單一，結構規整，對稱性高的聚合物通常具有較高的結晶度，被成為結晶性高分子。

Prat3.為什么會把熔點當作擠出溫度？

實際加工過程中，聚合物加工溫度主要取決于其粘流溫度，在該溫度下，聚合物具有整體流動性，才可以進行擠出/注塑等加工成型。那為什么大多數時候我們會把聚合物的熔點當作其擠出溫度呢？需要從結晶角度對結晶聚合物和無定形聚合物進行分析。

無定形聚合物中晶體結構對聚合物狀態的影響較小，其并沒有具體的熔融溫度（即熔點）。但是在利用DSC對聚合物狀態進行表征時，無定形聚合物也會顯示出一個熔融峰，這個熔融峰其實是分子鏈在該溫度吸收足夠能量使其具有整體可運動的能力。所以，對于無定形聚合物，通常所述的熔點就是分子鏈由高彈態轉變為粘流態的粘流溫度，聚合物可在熔點溫度附近進行擠出加工。

對于結晶聚合物，熔點溫度和粘流溫度是兩個不同的溫度，以PP為例，PP的熔點大概是165℃，而擠出溫度通常設置為220℃左右。這是因為PP具有高結晶性，在熔點溫度時，晶體發生熔化，由晶態轉變為非晶態。但是在此溫度時，PP分子鏈依然不具備流動性，需要繼續升高至粘流溫度，給予分子鏈更多的能量才能使其運動。所以，PE、PP等高結晶性材料的加工溫度遠遠高于其熔點。

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