热变形温度对高分子材料应用的影响有哪些？ 第1页

2020-10-02

很多聚合物制品都有负荷下「热变形温度，heat deflection temperature」这项指标，该指标用来了解高聚物在负荷受热下变形的程度，并非表示产品最高使用温度。事实上，热变形温度反映的是塑胶材料短期对热的抵抗能力，就算是短期之下，热变形温度只概括地显示了塑胶本身与温度变化的关系。此关系会随温度变化的速度、样本受热时间和加于样本上的压力改变而有所变化，较软的材质也容易得到较低的数据。热变形温度不适合直接做为成品的最大工作温度，而是当作相同材质不同规格之间，作为短期「耐热性」的比较基准使用。

衡量塑料制品耐热性能好坏的指标有：热变形温度、马丁耐热温度和维卡软化点三种，其中以「热变形温度」最为常用。同一种塑料上述三种耐热性指标的关系如下：维卡软化点 >热变形温度 >马丁耐热温度。按塑料的耐热性大小可以分成四类：

1). 低耐热类塑料，热变形温度小于 100℃，包括：PE（29-126℃）、HDPE（43℃）、LDPE（32℃）、PS（91℃）、PVC（54-79℃）、PET（80℃）、PBT（60-65℃）、ABS（84℃）及 PMMA（68-99℃）等；

2). 中耐热类塑料，热变形温度在 100-200℃，包括：PP（40-152℃）、PVF（℃）、PVDF（112-145℃）、PA6（65℃）、PA66（75℃）、PSU（179℃）、POM（166℃）、PSF（175℃）、PPO（100-128℃）及PC（39-148℃）等；

3). 高耐热类塑料，热变形温度在 200-300℃，包括：PPS（240℃）、PAR（280℃）、PEEK（230℃）、PES（205℃）、PAI（250℃）、EP（230℃）、PF（200℃）等；

4). 超高耐热类塑料，热变形温度大于 300℃，包括：POB（260-310℃）、PBI（435℃）及PI（315-360℃）。

高分子的「熔点」可以简单地理解成指塑胶开始融化时的温度，注塑时的温度才是整个塑胶融溶并具有一定的加工流动性时的温度，这个温度要高于熔点而低于分解点。（注：结晶性塑料和非结晶型塑料在这个问题上的表述略有差异。）而「热变形温度」是高分子在一定的压力下开始产生一定的变形时的温度，这个与熔点（Tm）没有直接的对应关系；熔点高不一定热变形温度就高。通常讲的耐热温度有两种解读，一个就是短时的「热变形温度」，一个是能长期工作的最高温度。这两个概念也不一样，差别很大，前者表达的是热力学性能，后者表达的是材料抗热氧老化能力。比如 PA6T 耐温 255±5℃，这个温度就是指热变形温度，而它的长期使用温度不超过 200℃。

举石墨烯地暖为例，基材 PET 的热变形温度为 80℃，所以电热膜温度设定在 60-70℃ 可以确保PET不变形；但我们曾做过耐温 300℃ 的电热膜，那就必须选用 PI 座基材，可见热变形温度的高低对于项目选用基材的材质也是需要匹配的。

注：

高分子具有二种状态：「无定形态，amorphous」和「结晶态，crystalline」，若是无定形高分子则有 Tg，若是结晶高分子则有 Tm，熱變形溫度正好介於 Tg 與 Tm 之間。「无定形」就是高分子链无组织和无秩序地分散于材料中，结晶性高分子材料并非是完全的结晶，而是以「半结晶，semi-crystalline」状态存在于自然界中，也就是无定形与结晶共存。Tg的出现，是由于高分子主链小规模的移动。换句话说，只有温度在 Tg 以上，高分子才有机会作有限度的移动。若温度在 Tg 之下，高分子链将被冻结住（quench），而成为坚硬的固体。其它像一些支链的（side chains）移动，在高分子学上我们可称为 α 过渡（α-transitions）、β 过渡（β-transitions)。

决定 Tg 大小的因素，通常也是决定 Tm 大小的因素，Tg 约等于 的 Tm。(用 DSC 测量)

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