tpx 基本物性 tpx为transparent polymer x的简称，是一种透明且耐热的聚烯高分子，由英国的ici公司早开发出来，化学名为polymethylpentene。 　　tpx因具广范围特性，因此在医疗、电子、电气、食品、机能材料等方面均有应用。 　一、物性 　　被归类为耐热性聚烯的tpx具有以下特点： 　　1）高透明性（光线透过率90％以上）。 　　2）优良耐热性（熔点230~240℃）。 　　3）优良电气特性。 　　4）耐药品性。 　　5）低密度（0.83g/cc）。 　　6）成型加工性良好。 　　7）安全性优。 　　tpx为透明性树脂中耐药品性优的。透明材料一般为非结晶性（如玻璃、ps）或完全结晶体（如钻石、冰）。tpx为结晶度20-70％的结晶性高分子，它所以能具有高透明性，是因其结晶部与非结晶部的密度几乎相同，显示了光学的均一性。 　　非结晶材料与结晶性材料在机械物性上的区别，为非结晶材料在tg点以上即失去强度，但结晶性材料在远结晶熔点以前，均保有机械强度，在tg点以上亦不失去强度。tpx的tg点为16-30℃，结晶的熔点220-240℃。 　　由于tpx亦属于聚烯的一种，故它的pe、pp一样，也有优良电气特性与耐药品性。tpx是透明树脂中一不会因润滑油或药品而引发龟裂的材料。 　1-1 物理性质 　1-1-1 物理的特性 　　tpx的tg值仅10-30℃ ，远低于psu的190℃及pc的155℃，但熔点则高达 220 ~ 240℃。由于结晶性树脂在熔点附近仍可保持刚性，故在tg点以上的温度范围，仍有充分刚性并保持形状。 　　比热很大为0.47cal/g.℃，比重很小为0.83，为塑料中轻的材料。结晶度依成型条件不同而异，一般为30-45％，在促进结晶条件下则可达70％以上。吸水性极低。 　1-1-2 密度 　　商业化生产的塑料材料中，tpx的密度是小的。聚烯的密度受其侧链的影响，侧链愈大则立体障碍也愈大，密度即变小。经过测定，tpx 结晶部的比重为 0.828 ±0.002，非结晶部则为0.838。tpx结晶部的密度与冰相当。 　 1-2 机械性质 　1-2-1 抗拉强度 　　在抗拉强度与温度的关系方面，tpx与其材料的比较示于图3~4，tpx的机械强度与pe、pp类似，强度的值小于psu、pc或pmma，但因具结晶性树脂的特点，在结晶熔解（220-230）以前，均能保有强度。 　1-2-2弯曲特性 　　将厚度2mm，宽20mm，长120mm的试片单侧予以支撑，在一定温度，无荷重情形下，测定变形量与时间的关系。pmma在80℃以上迅速变形， pc 与 psu分别在140℃ 与 160℃ 也发生大的变形，无法承受本身重量。tpx因具结晶性树脂的特点，200℃时也只有10mm的变形量，不受外力的情形下，可于180℃温度下使用（表3）。经由成品设计，实用温度可再提高。 　1-2-3 冲击强度 　　tpx的冲击强度在tg值以上会急速转强，而在室温或低温下的冲击强度则明显较pc劣，与pmma相当，但较ps为优。至于落锤冲击强度则随着厚度增加提高。 　1-3 热的性质 　1-3-1 热变形温度与荷重的关系 　　tpx的tg值仅10-30℃，在高荷重下，其热变形温度（hdt）较低，但因熔点（tm）高达220-240℃，故在低荷重或无荷重下具hdt。vicat软化点为140-180℃，与pc或psu相当。 　1-3-2 耐热寿命 　　tpx的耐热寿命依温度与时间来决定。tpx在空气中的老化是氧化反应引起的，欲防止氧化反应，可添加耐热安定剂，则耐热寿命约可延长3倍。 　　在ul规格（ul 946b）的温度指数为115℃，属于ul 94 hb等级。 　 1-4 其它性质 　1-4-1 光学性质 　　tpx在从紫外线到红外线的范围，均有很高的光线透过率。紫外线范围波长的光，可被血液、液体中的氧或化学成分的分析利用。tpx是少数具耐药品性，又有良好紫外线透过率的材料之一。 　　光线屈折率很低，只有1.463，是仅次于树脂的1.338-1.425。 　1-4-2 透气性 　　tpx有很高的透气性及选择性，这是它的特性之一，其原因为tpx具低密度与非极性之故。对氧的透过性为氮的4~6倍，故可用作富氧膜。 　1-4-3 耐药品性 　　tpx是聚烯的一种，因此有极优的耐药品性，在高温下也不受无机酸、无机碱的侵害，并可耐多种有机溶剂，于高温、高压蒸气中也不分解，保有相当机械强度。 　　可使tpx劣化、膨润的有机溶媒为、甲、环已酮等芳香族溶剂，及三、四化碳、仿等系溶剂。pc、pmma、psu等会因内部应力残留而在mek、mibk龟裂，tpx则否。 　1-4-4 电气特性 　　tpx作为电气绝缘材料时，优点为耐热性良好，并有高绝缘破坏电压、低介电率及介电正接：缺点为低温时伸长率不足，且耐铜害性劣（易被铜离子促进分解）。改良低温特性的方法为与低分子量寡聚体混掺，添加铜害防止剂则可提高耐铜害性。 　　tpx的介电损失是绝缘材料中小的，约与pe、树脂相同，其与温度、周波数的关系示于图9。在60~120℃所存在的介电损失峰值，可藉寡聚物的添加，或与其它树脂、无机物的混掺而移位。 　1-4-5 耐候性 　　tpx在分子构造上是具有三级碳原子，因此易受紫外线而劣化，但添加紫外线吸收剂即可改良耐后性,改良耐后的tpx仍具有透明性。 　二、成型加工 　　tpx可用射出、押出及吹气等方法成型，回转成型或粉体涂布则有困难。基本上，它是流动性良好的材料，可用与pe、pp相同的成型方法与设备来成型。 　　由于是透明性材料，若有它种材料混入，会使透明性大幅下降。染色时可采干式混掺法，但颜料须选用可耐成型加工温度者。 　2-1 射出成型法 　2-1-1 成型机 　　tpx的射出成型可用具适当加热容量及温度控制机构的聚烯用成型机。成型温度范围广，270-330℃间均可成型，内部变形小，为获得良好制品物性，应采高温成型，模温则为20-80℃。 　　tpx和pp一样，均为热分解型材料，在长时间加热下会分解，因此成型机容量要适当，射出容量相对于制品重量过大时，反而无法获得良好制品。 　　tpx熔点粘度低，会从喷嘴前流出，故要用关闭式喷嘴，若是用平直喷嘴，则温度要小心控制。 　2-1-2 模具构造 　　模具的基本构造与pp大略相同，不同的地方如下： 　　1）表面研磨：tpx的流动性佳，为使制品具高透明性与高光泽性，镜面的研磨是必要的。 　　2）脱模：tpx在较高温度下会变柔软，顶出鞘可能将制品顶破，宜并用顶出板与空气顶出。 　　3）排气：成型温度高，易产生气体，必须有充分排气的构造。 　　4）收缩率：会依制品形状、厚度成型条件不同而异，一般为1.5-2.5％。 　2-1-3 成型条件 　　依成型条件之不同，tpx的收缩率与制品内部树脂的配向程度也会改变，甚至影响制品的实用物性。 　　成型收缩率依树脂温度、模温、射出速度与时间不同而异，成型温度愈高，收缩率愈小，流动方向与直角方向收缩率的差也减少，可获得良好的制品。 　　tpx的分子量很大，约40-120万，但分子间力很弱，故易于流动，虽将温度下降，只要施加足够成型压力，仍可成型，但因制品内部有树脂的配向，所得制品较脆且易龟裂。 　　tpx射出成型的重点为使制品内部的分子配向小，因此模具内树脂的流速（射出速度）要慢，树脂粘度要降低（高温成型）。射出速度较慢者，适当条件范围广。 　2-2 挤出成型 　　tpx的挤出制品如薄膜、涂布纸、管、圆棒等，在冷冻食品包装、离型纸、烘烤瓦楞纸、树脂硬化用离型纸等方面均有应用。 　　pe或pp用的全螺纹式螺杆或三段式螺杆，均可用于tpx的押出成型，但以几点是tpx与其它聚烯不同之点，必须注意： 　　1）tpx的熔点为240℃，是聚烯中高的，比热也较大，因此在可塑化阶段要供应大量的热。（pp、hdpe、ldpe的熔点分别为160℃ 130℃及105℃）。 　　2）tpx的熔融粘度较pe或pp为低、温度变化也较大。 　　3）比重只0.83，是热可塑性塑料中小的。 　　基于以上因素，以一般的挤出机来抽出tpx时，挤出量较pe、pp为少，若提高螺杆转速，又会使挤出波纹激增，不易安定生产。在此情形下，以适当的温度模式，并预热原料，以增强可塑化能力，才是提高押出量的方法。 　　经过挤出条件的改进，其挤出量高可达pp的70-80％。 　 一种新开发的挤出螺杆，可让tpx高速且稳定地生产。此种螺杆可将固体与熔融体分离并可塑化。押出量可达与pe、pp相同的水准。 　2-3 吹塑成型 　　tpx也可用一般的吹塑机来成型，但以下四点必须注意： 　　1）熔融粘度低，模胚的垂流大。 　　2）熔融粘度受温度的影响大。 　　3）熔点高，易固化。 　　4）表面状态对透明性的影响大。 　　以上问题须藉由材料选择、模头温度控制、成型机加装积料槽等方式来改良，以获得良好制品。 　三、应用 　　tpx具有耐热性、耐药品性、耐油性、电气特性、安全性、光学特性等优点，应用范围很广。主要用途包括：医疗、化妆品容器、理化实验器具、微波用食器、电气/电子零件、工业零件、薄膜、信息器材零件、树脂改质剂、电气绝缘材等，此外的光内存、光通讯器材、水处理装置、空气分离膜等应用亦在开发中。 　3-1 医疗方面 　　医疗器材常用高压蒸气、γ射线、等来灭菌，与pvc相比，tpx较不会吸附，故无残留的毒性问题，是可耐高压蒸气灭菌的透明材料。经γ线照射后，仍可保有良好物性，但数个月后物性会急速下降。故可长期保存、使用的医疗用tpx仍待开发。 　3-2 食品应用 　　tpx对食用油有很强抗性，在100℃以上的高温，既不溶于油，也不会吸附油。另一方面，tpx对微波的透过性优，随着微波食品的普及化，其在冷冻食品包装材方面的应用亦增加。 　3-3 电气、电子零件 　　tpx的耐热性、透明性、耐药品性及加工流动性均优，且可耐润滑油、焊接油及冷媒洗剂，故除电子零件外，在洗衣机盖、电熨斗、咖啡壶等小家电方面亦有应用。 　3-4 工业零件 　　tpx的表面张力小，仅次于树脂，为离型性优的材料。耐热性可达180℃，故在树脂硬化、frp硬化及化妆板制造时，可取代化膜为离型材料。 　3-5 电气绝缘用 　　为提高高电力输送的效率并减少送电损失，送电系统多采超高压电系统，故所用材料必须介电率低，绝缘性高。在要求耐热的场合，tpx已可取代杜邦公司的tefcel，并用于油井电缆方面。 　3-6 其它 　　（1）光电应用：tpx为透明树脂中吸水性小的，且耐热性优，比重小，可用作光学记录材的基板。借着成型加工技术改良及二次加工，已可获得复屈折小的tpx制品。 　　（2）分离膜：tpx薄膜的透氧率为透氮率的4-6倍，故可作为空气分离的富氧膜。此外亦可利用tpx的高透气性，研究其在水处理装置、人工脏透析方面的应用。 　　（3）树脂改性剂：化tpx可作为耐热接着或耐热性印墨、涂料的原料。此外它也可与pc、pa、pps等耐热性工程塑料混掺，以改善耐药品性、耐水性、流动性及离型性等。 　 四、结论 　　从tpx的特性来看，它兼具pmma、pc、psu等透明树脂，及pe、pp等通用塑料优点，可作机能性材料或通用材料来使用。若能充分利用tpx的透气性、光学性、高流动性，将可开发出独特的应用。 　　就量产条件来看，因为它是用为原料，大量生产后价格一定下降，扩大其应用。