学 海 无 涯,TPX材料介绍,如今，TPX 因其突出且独特的透明性、耐热性及耐化学品性而有极为广泛的 应用。典型的应用包括医疗设备，实验室器材，小器具，烤箱器具，烘烤盒，离 形纸，电线及电缆涂覆，以及一些工业用途等。 目前，三井化学(Mitsui Chemicals, Inc)为世界上唯一的 TPX 制造/销售商。 TPX 为基于 4-甲基戊烯(4-methylpentene)的聚烯烃。 4-甲基戊烯可由丙烯二体 化而得，而 TPX 为 4-甲基戊烯的共聚合体，如下所示：,机械性质 TPX 的一些机械性质如表 1 所示。一般而言，TPX 的性质有点类似于聚烯烃， 譬如 TPX 的某些机械性质与聚丙烯相当类似。当然，TPX 也有其特别的地方。 TPX 的玻璃转变温度(Tg)约在 20至 30之间，因此，TPX 在室温或室温 以下的机械性质与在高温下有所不同。 TPX 在室温或低于室温以下的机械性质 与聚丙烯相似，但断裂伸长率与耐冲击强度略低一点。然而，在高温下，TPX 显 现更佳的柔曲性，因此有相当高的断裂伸长率与耐冲击强度。透明级 TPX 的成型 品只要能保持良好形状且无凹口，其耐冲击强度可与聚丙烯均聚合体比拟，且优 于聚苯乙烯(一般级)。另外，透明级 TPX 的曲折模数亦与聚丙烯相近。,1,学 海 无 涯 TPX 具有优良的耐蠕变性。 TPX 在 20及 50 kg/cm2 的应力下的蠕变行 为如图 1 所示。由图可看出 TPX 的耐蠕变性较聚丙烯共聚合体及高密度聚乙烯为 优。,光学性质 透明级 TPX 是无色的，其透光率可达 90%。图 2 比较 TPX 与各种材料在不同 波长下的透光率。在可见光范围内，TPX 的透光率与 PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯) 相当，略优于 PS(聚苯乙烯)。而在紫外线范围内，透明级 TPX 的透光率优于玻 璃与其他透明树脂。,热性质,2,学 海 无 涯 TPX 的一些热性质如表 1 所示。 TPX 的熔点高，约为 240，所以具有优良 的耐温性。 TPX 的热变形温度与聚丙烯(均聚合体)相当，但 TPX 的熔点高，使 其 Vicat 软化点高于聚丙烯。温度对 TPX 的抗张屈服强度的影响如图 3 所示。由 图可看出 TPX 在 150以上的温度仍可维持一些强度，而聚丙烯已软化。整体来 说，TPX 的使用温度高于聚丙烯。另外，如表 1 所示，矿物填充级 MBZ 230 的热 变形温度因曲折模数的提高而有所改善。,如果以 212020 mm 试片夹起，观察其在测试温度下维持 5 小时后的变形量。 TPX 与一些树脂的热变形试验结果如图 4 所示。很明显的可看出 TPX 在高温下的 变形量要较其他树脂小得多。从这个观点来说，TPX 具有相当优良的耐温性。,TPX 的耐高温老化性极为突出。如果将 TPX 置于烘箱中老化，观察其是否有产生 破裂的现象，便可了解到其使用寿命。 TPX 在高温下的使用寿命如图 5 所示。 由图 5 可看出 TPX 的长期耐温性相当优良。,3,学 海 无 涯,然而，必须注意的是 TPX 的使用寿命会受到安定剂配方与使用条件的影响性。在 老化时，如果达到某一极限程度，TPX 会变黄且变脆。一些安定剂可延缓老化与 劣化现象。如果 TPX 成品需要更高的耐高温老化性，建议使用 MSH 204 色母(含 耐热耐老化安定剂)。另外，TPX 的应用场合如果会与铜接触，建议使用 MSC 402 色母，这种色母是设计来抑制铜所导致的腐蚀。,TPX 分子中无极性基，因此 TPX 具有优异的电气绝缘性质。 TPX 的介电常数非常 低(2.12)，几乎可以说是所有合成树脂中最低者。以是 FR-TPX 具有优异的电气 性质。 TPX 的介电损失很低，如图 6 及图 7 所示。整体而言，TPX 的电气性质与 聚四氟乙烯(PTFE)及电线电缆级低密度聚乙烯(LDPE)相当，有时更为优良。 电气性质 TPX 分子中无极性基，因此 TPX 具有优异的电气绝缘性质。 TPX 的介电常数 非常低(2.12)，几乎可以说是所有合成树脂中最低者。以是 FR-TPX 具有优异的 电气性质。 TPX 的介电损失很低，如图 6 及图 7 所示。整体而言，TPX 的电气性 质与聚四氟乙烯(PTFE)及电线电缆级低密度聚乙烯(LDPE)相当，有时更为优良。,4,学 海 无 涯,密度 TPX 的密度仅有 0.83 g/cm3，可说是所有商业化的热塑性塑胶中最低者。因 此，TPX 的比容(specific volume)要较其他树脂为大，如图 8 所示。其他透明 树脂如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)(密度为 1.20)，聚碳酸酯(PC)(密度为 1.20)及 聚苯乙烯(PS) (密度为 1.05)比较，TPX 的每单位体积的重量要小得多。,5,学 海 无 涯,耐化学品性 TPX 对许多化学品皆有优异的耐受性。然而，TPX 会受到一些芳香族溶剂及 卤化碳氢化合物溶剂的影响，依环境条件而定。表 2 比较 TPX 与其他聚合体的耐 化学品性。 TPX 的耐酸性与耐碱性优异，对食用油的耐受性也是相当优异，但 对一些溶剂如丙酮及三氯乙烯等的抵抗力较差。与一些透明树脂如聚甲基丙烯酸 甲酯(PMMA)，聚碳酸酯(PC)及聚苯乙烯(PS)比较，TPX 的耐化学品性是相当优良 的。,6,学 海 无 涯,注： A： 不 变 或 影 响 很 小 ； (A)：重量少许改变货物性稍微降低； B：膨润，物性降低或外观改变； C：严重膨润，外观明显改变； (C)： 溶 解 ； (D)：破裂发生。 吸水率与耐沸水性,7,学 海 无 涯 作为一种聚烯烃，TPX 具有特别优良的耐化学品性，特别是耐溶剂龟裂 (solvent cracking)性。评估耐溶剂龟裂性是将试片浸于溶剂中，施以应力一段 时间后观察是否有龟裂的现象。开始发生龟裂的应力称为溶剂龟裂的端始应力 (threshold stress)。一般而言，端始应力越高表示耐溶剂龟裂性越佳。然而， 在溶剂中改变应力是相当麻烦的。利用弯曲变形量与曲折模数可计算出应力，可 利用曲率持续变化的特殊的夹具使试片形成不同程度的变形。所用的试片尺寸为 12012.53.1 mm，而如图 10 所示的具椭圆周线的夹具，其长轴为 240 mm，短 轴为 80 mm，便可提供不同的曲率。变形的试片在溶剂中浸泡 1 小时后观察其龟 裂现象。而溶剂龟裂的端始应力 便可由发生龟裂点的曲率(半径)r 依下式求 得：,在此，E 为试片的曲折模数，单位为 kg/cm2，t 为试片的厚度，单位为 cm，而发 生龟裂点的曲率 r 的单位为 cm，因此端始应力 的单位为 kg/cm2。 TPX 与一 些透明树脂的溶剂龟裂发生的端始应力如表 3 所示。由表 3 的比较可看出，PMMA 与 PC 容易造成溶剂龟裂，而 TPX 具有优良的耐溶剂龟裂性。,吸水率与耐沸水性 TPX 的吸水率极低，仅为 0.01%，因此对水及水蒸气具有极高的耐受性。树 脂可能会因吸水而造成变形，因此，观察吸水后的变形现象可评估耐水性。将尺,8,学 海 无 涯 寸为 1201302 mm 的试片与水的表面接触，每隔一段时间观察其变形量 a，如 图 11 所示。而变形比的定义为(at)/t，在此，t 为试片的厚度。 TPX 与一些树 脂的变形比与接触水的时间的关系如图 11 所示。很明显的可看出 TPX 具有优异 的耐水性。 TPX 与一些透明树脂浸于沸水中，每隔一段时间后测量其光学性质， 结果如图 12 所示。 PC 与聚芳香酯(polyarylate)在沸水中浸泡数十天后，透光 率大幅降低，模糊度也大幅升高，显示其耐沸水性不佳。而 TPX 在沸水中的透光 率的降低量很小，而模糊度的升高也不大，因此具有优异的耐沸水性。,9,学 海 无 涯,耐候性 TPX 的耐候性与聚丙烯相当。 TPX 会受紫外线的影响而劣化，如图 13 所示，在 耐候机中照射紫外线，TPX 的抗张屈服强度会逐渐因劣化而下降。然而，此问题 可利用 UV 安定剂加以解决。譬如说使用 MSW 303(一种 UV 安定剂)可提升 TPX 对 紫外线的耐受性，如图 13 所示，添加 5%的 MSW 303 后，TPX 具有极为优良的抗 紫外线性。,卫生安全性 基本上，TPX 为一种惰性，无毒的材料，对人体健康无危险性。一些可与食 品接触的食品级 TPX 符合美国 FDA 的规定(Code of Federal Regulations Title,10,学 海 无 涯 21, Section 177.1520)，也遵守药物主档案 3621 (Drug Master File 3621)及 德国 BGA 建议(BGA recommendation)(A-XLIII )的要求。 食品级 TPX 符合日本政府标准(Japanese Government Standards)在与食品接触 的塑胶制家庭用品，容器及包装应用上的要求(Notification No. 20, Ministry of Health and Welfare, 1982)。 食品级 TPX 亦符合日本卫生烯烃与苯乙烯塑胶协会(the Japan Hygienic Olefin and Styrene Plastics Assosiation)对与食品接触的塑胶制家庭用品，容器及 包装材料所作的标准规格。 燃烧性 TPX 的燃烧性大致与聚丙烯相等。 TPX RT18 与 MX001 的 UL 94 燃烧性是属于 HB 级。 TPX RT18 的 UL 746B 温度指数为 115。,TPX 的应用,11,TPX 提供了许多性质的绝佳组合，适合于广泛范围的应用。表 4 及表 5 描述 TPX 的各种应用 所建议使用的等级与所利用的特性。,12,学 海 无 涯,学 海 无 涯,加工方法 TPX(透明级)在加工前并不需要预先干燥。此因 TPX 胶粒在本质上并 无吸湿的问题。 射出成型 TPX 很容易地可利用一般具有适当热容量与良好温度控制的射出成型机来加工 成型。典型的加工温度范围为 270 至 330，而模温应控制在 20 至 60之间。TPX 的模收缩率约为 1.2 1.5%。 吹气成型 TPX 可利用传统的吹气成型机来加工成型。为了避免形成熔合线，建议使用阻隔 的鱼雷(barriered torpedo)来增高模头压力。由于 TPX 的熔融黏度低，所使用 的吹气成型机应配置有塑胚(parison)控制器及累积器(accumulator)。 押出 TPX 可利用传统的单或双螺杆押出机来进行押出加工。如果使用单螺杆押出机， 设计为聚丙烯及高密度聚乙烯的螺杆可适用于 TPX 的加工，但长 L/D(长度对直 径比)的双程(double flighted)螺杆可得最佳的结果。另外，选择较长的模头可 得最佳的结果。 TPX 的流动特性如图 14 及图 5 所示。,13,学 海 无 涯,14,学 海 无 涯,纸上涂胶 TPX 亦适用于纸上涂胶(paper coating)。涂胶级 TPX 的适宜涂胶范围如图 16 所 示。对于高速及薄层涂胶，建议使用 TPX DX810。,15,