鏈段動力與材料物理
深入探討聚合物的分子結構、流變特性與熱分析參數
分子量與特性黏度的數學關係
[η] = K · Mvα
其中 [η] 是特性黏度，K 和 α 是常數，Mv 是聚合物的平均分子量。此方程式用於確定聚合物溶液的黏度與分子量之間的關係。
熔體在剪切變稀效應下的流動行為
τ = K · γ̇n
| 參數 | 定義 | 單位 | 典型值 |
|---|---|---|---|
| τ | 剪切應力 | Pa | 100 - 10,000 |
| K | 一致性係數 | Pa·sn | 100 - 50,000 |
| γ̇ | 剪切速率 | s-1 | 1 - 10,000 |
| n | 流動指數 | - | 0.3 - 0.8 |
剪切變稀效應： 當 n < 1 時，流體的黏度隨著剪切速率增加而降低。這在注塑成型中至關重要，使熔融聚合物能夠在高速射出時流動性更佳。
DSC (差示掃描量熱法) 參數
聚合物從玻璃態轉變為橡膠態的溫度。在此溫度以下，聚合物呈現脆性；以上則呈現韌性。
PEEK: 147°C
PPS: 90°C
LCP: 120°C
結晶聚合物的結晶相完全熔融的溫度。決定了材料的最高使用溫度。
PEEK: 334°C
PPS: 280°C
LCP: 350°C
在特定負荷下，材料產生 0.25mm 變形時的溫度。反映了材料在實際應用中的耐熱性。
PEEK: ≥ 280°C
PPS: ≥ 220°C
LCP: ≥ 300°C
聚合物中結晶相所佔的百分比。影響材料的硬度、強度和透明度。
PEEK: 30-35%
PPS: 60-65%
LCP: 70-80%
高性能工程塑膠比較
| 性能指標 | PEEK | PPS | LCP | PLA (生物塑料) |
|---|---|---|---|---|
| 拉伸模量 (GPa) | 3.6 - 4.1 | 2.4 - 2.8 | 5.5 - 8.0 | 2.7 - 4.0 |
| 抗張強度 (MPa) | 90 - 100 | 70 - 80 | 130 - 180 | 50 - 70 |
| 衝擊強度 Izod (J/m) | 60 - 100 | 50 - 80 | 40 - 70 | 20 - 40 |
| 收縮率 (%) | 0.5 - 1.0 | 0.3 - 0.8 | 0.2 - 0.5 | 0.3 - 0.8 |
| 熱變形溫度 (°C) | 280 - 310 | 220 - 260 | 300 - 350 | 55 - 65 |
| 耐化學性等級 | 優秀 | 良好 | 優秀 | 中等 |
| 生物可降解 | 否 | 否 | 否 | 是 |
最優化的射出工藝條件