热塑性塑料-简介

什么是工程热塑性塑料?这样的定义很难得到，而且非常主观，但是，为了这篇综述文章的目的，任何可以形成承重形状的热塑性塑料，例如，可能由钢或木材形成的，都将被归类为工程热塑性塑料。本综述仅限于非增强和短纤维增强热塑性塑料，其中增强纤维(通常是玻璃或碳)长度通常小于2-3毫米。

热塑性塑料比传统材料有许多优点，包括:密度低;亚博网站下载低能耗制造;低加工成本;以及相对容易地做出复杂形状的能力。

热塑性塑料的特点

热塑性材料一般分为两类分子排亚博网站下载列，非晶和半晶(见图1)。

表1列出了非晶和半晶聚合物的选择。

表1。非晶和半晶聚合物。

非晶态聚合物

一般来说，完全无定形聚合物在未定型状态下是硬的、脆的、透明的。温度和应力状态对分子的排列和聚合物的性质有着深远的影响。在足够的应力作用下，聚合物链可以在一段时间内展开并对齐。在高温下，聚合物链有足够的能量旋转并进一步卷起来。

图2示意地显示了温度对非晶和半晶聚合物弹性模量的影响。在玻璃化转变温度(Tg)下，非晶态聚合物的结构被称为“玻璃化”，聚合物链的无序排列与玻璃中的无序分子排列相似。当温度升高到Tg时，聚合物链有足够的热能旋转，导致模量下降。Tg的一个定义是当温度升高时，分子围绕单键旋转变得有利的温度。在高于Tg但低于熔化温度Tm的温度下，存在一个“橡胶区”，在该区域材料可以在相对较低的载荷下表现出较大的伸长。无定形热塑性塑料通常在低于Tg的温度下使用，在这个温度下它们会像玻璃一样易碎。然而，也有一些例外。聚碳酸酯(PC)是无定形的，但它被认为在远低于其Tg的温度下是坚韧的。当它在Tg以下断裂时，它会以一种脆性的方式断裂，但这需要大量的能量，因此PC被认为是坚韧的，适用于需要抗冲击的应用，例如安全帽和防弹玻璃。这种行为是由于聚碳酸酯中的化学键而不是聚合物链的排列。

半晶状的聚合物

半结晶材料，如聚酰胺，并不表现出清亚博网站下载晰的Tg或“橡胶”区域，尽管经常引用的结构的无定形部分将发生一些转变。对于这些聚合物，当结晶区分解时，主要转变发生在Tm处(见图2)。非晶态区域的一些链旋转将发生在Tm以下，在这些温度下具有一定的抗冲击性能。一些聚合物的Tg和Tm值如表2所示。

表2。一系列热塑性塑料的玻璃化转变和熔化温度。

表2．所选聚合物的Tg和Tm值

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