热塑性塑胶受热的歷程及行为

热塑性塑胶是我们使用最多的塑胶种类，而且在控制良好的情况下，它还可以反覆加工使用。参考下图说明，这种塑胶的加工范围介于熔点(Tm)及热裂解温度之间；其合理的使用范围介于玻璃转化温度(Tg)及热变形温度之间。所以在选用这种塑胶的时候，这四个温度扮演着极其重要的角色。

举例来说，某塑胶的特性表如下：

• 玻璃转化温度为 -10°C
• 热变形温度为 80°C
• 熔点为 150°C
• 热裂解温度为 280°C

则表示该塑胶具有下列可能特性：

• 在 -20°C时会脆化。
• 在 30°C时具有弹性，可作一般的操作及使用。
• 在 100°C 时虽还具有固体型态，但已经是软啪啪的状态了，而且其机械性能也已经大幅下降。
• 在 180°C 时就会熔化成液体状态。
• 高于 280°C 时会因热裂解而造成分子断裂，材料特性完全不同。

热可塑性塑胶(Thermo-plastics)在相对低温时，其分子运动会相对的受到限制，呈现出硬而脆的玻璃特性。随着温度持续的上升达到 Tg（玻璃转化温度）时，对于非结晶(Amorphous)塑胶的分子链就开始增加运动并扩张（比容积增加），初期渐成黏滞性的橡胶态，当到达Tm（热裂解温度）时，分子链完全分解成为可运动的熔融液态；但是结晶(Crystalline)塑则因其紧密的分子链结构关系，在低温时也只能在极小范围内振动，一直要到Tm（热裂解温度）时，其分子链才会崩溃，并加快的急速运动并扩张而成熔融液态。

观察热可塑性塑胶的行为，我们可以归纳出下列几项特点：

1. 塑胶在 Tg 温度以下时，其结构可是为是一种紧密堆叠的状态，而且结晶塑胶的密度要大于非结晶塑胶。
2. 随着温度的上升，塑胶的比容积增加(密度降低)，分子链的运动空间增加(自由体积变大)。结晶塑胶在初期的热膨胀不大，一直要到 Tm 以上其比容积才会急速增加。当达到完全熔融状态时，结晶塑胶的热膨胀比非结晶塑胶要大得多；反之，在冷却过程中，结晶塑胶通常也比非结晶塑胶有较大的收缩率。
3. 非结晶塑胶从软化到熔融，是渐进而无明显的熔点；结晶塑胶的熔点则相当明确且狭窄。
4. 塑胶如果是在受压的状况下，分子链的运动会受到限制，因此 Tg 、 Tm 及受热比容积都会比无受压时来的小。

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