高分子

熱塑性塑膠(thermoplastic)

想想蠟燭或一塊巧克力:加溫它就軟化流動,冷卻它就再度變硬,而且你可以隨心所欲地重複這個循環,把它重新塑成新的形狀。熱塑性塑膠就是這樣行為的高分子。它的鏈是分開的、彼此並未綁在一起,所以加熱會鬆開它們的抓握、讓它們滑動,而冷卻讓它們重新鎖回固體。你日常接觸的多數塑膠——袋子、瓶子、盒子、玩具——都是熱塑性塑膠。

可逆軟化的原因在於鏈與鏈之間的鍵結。每條鏈內部的原子由強力的共價鍵結合,但相鄰的鏈彼此之間只靠弱的次級力——凡得瓦吸引力,以及在某些高分子中的氫鍵——維繫。熱給予鏈足夠的熱能去克服這些微弱的鏈間力,於是它們彼此滑過,固體就軟化流動。冷卻後弱力重新形成,它又再度固化。過程中沒有任何化學鍵被打斷,所以這個變化是可逆的——這正是熱塑性塑膠能被熔化,並以射出成型或吹塑成型塑形的原因。聚乙烯、聚丙烯、PVC、聚苯乙烯、PET 與尼龍全都是熱塑性塑膠。

它之所以重要,是因為可重新加工正是塑膠能夠回收的關鍵:熔掉它、重塑它、再用一次。這是熱塑性塑膠相對於熱固性材料的一大實用優勢,後者已交聯、永遠無法重熔。不過有一點要誠實說明:熔融再加工並非真的無限。每一次加熱循環都可能因熱降解(鏈斷裂)或污染而讓鏈稍微變短,所以回收的熱塑性塑膠通常比原生料稍弱,品質也會在反覆循環中逐漸下滑。

一個 PET 水瓶可以被切碎、熔化,再擠製成聚酯刷毛纖維——那些鏈從沒有交聯,所以熱只是讓它們流成新的形狀。像固化環氧樹脂那樣的熱固性材料永遠做不到這件事。

熱塑性塑膠加熱時會軟化再流動,因為鏈之間只靠弱力維繫——所以它們能被重新塑形與回收。

可重新加工不等於不會劣化:每次熔融循環都可能讓鏈變短(熱降解),所以回收的熱塑性塑膠通常會稍弱一些。這和交聯、完全無法重熔的熱固性材料形成對比。

又稱
thermoplastic polymer熱塑性高分子reprocessable plastic