高分子

熔化溫度(melting temperature)

如果玻璃轉移是高分子糾纏的非晶區域軟化之處,那麼熔化溫度就是它整齊有序的結晶區域瓦解之處。寫成 Tm,它是高分子版本的「冰化成水」——但散布在一段範圍內,而不是在一個俐落的溫度發生,因為高分子的那些小晶體厚度與完美程度並不一致。在 Tm 以上,半結晶高分子失去所有結晶秩序,像真正的熔體般流動,這就是為什麼 Tm 是你必須達到才能射出成型或擠製它的溫度。

物理上,Tm 是有足夠熱能把鏈摺疊的微晶拉開、讓有序的疊層溶解成可流動液體之處。它永遠位於玻璃轉移之上(Tm 大於 Tg),其數值取決於鏈彼此吸引的強弱以及主鏈的僵硬程度。真實數值:高密度聚乙烯約在 130 degrees C 熔化,聚丙烯約 165 degrees C,PET 約 255 degrees C,尼龍 6,6 約 265 degrees C——尼龍偏高是因為它的鏈以強力的氫鍵維繫。熔化是一段範圍而非一個點,因為較薄、較有缺陷的晶體會在比厚而完美的晶體更低的溫度熔化。

它之所以重要,是因為 Tm 同時界定兩個實務極限:加工溫度(你必須加熱到 Tm 以上才能熔化並塑形塑膠)以及大致的最高使用溫度(接近 Tm 時晶體軟化,零件失去強度)。有一點要誠實而重要地澄清:只有半結晶高分子才有真正的 Tm。像聚苯乙烯或 PMMA(壓克力)這樣完全非晶的高分子,沒有晶體可熔,所以沒有熔點——它只是通過其 Tg 軟化並逐漸流動。對兩者兼具的高分子,有個粗略的經驗法則:以克耳文計,Tg 常約為 Tm 的二分之一到三分之二。

尼龍 6,6 在約 265 degrees C 熔化,遠高於聚乙烯的 130 degrees C,儘管兩者都是柔軟的鏈——差別在於尼龍鏈之間強力的氫鍵,需要多得多的熱才能把它們拉開。

Tm 是結晶區域熔化、高分子開始流動之處;它永遠在 Tg 之上,且只存在於半結晶高分子。

只有半結晶高分子才有真正的 Tm;完全非晶的(聚苯乙烯、壓克力)只是通過 Tg 軟化、沒有熔點。Tm 是一段範圍而非尖銳的點,因為晶體厚度不一。

又稱
Tm熔點crystalline melting point