結晶與非結晶塑料：定義？特性？應用範圍？
- 結晶塑料（半結晶塑料）
結晶塑料又稱高分子結晶是由排列有序的分子組成的塑料，結晶度為結晶部分所占的比例，結晶塑料的結晶度一般在10%到80%之間，故結晶塑料常被稱之為半結晶塑料，本文以下所稱之結晶塑料包括此類結晶塑料與半結晶塑料之統稱。它們具有高度有序的晶格結構，因此具有較高的硬度、剛性和抗拉強度。這些塑料通常不易透光，例如聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺等。它們的熔點通常很高，需要高溫才能加工成所需形狀。結晶塑料通常用於需要高強度和剛性的應用，例如製作汽車零件、電器外殼和家庭用品等。
- 非結晶塑料
非結晶塑料是由無序排列的分子組成的塑料，它們沒有有序的晶格結構，因此具有較低的硬度、剛性和抗拉強度。這些塑料通常易透光，例如聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯等。它們的熔點通常比結晶塑料低，因此可以在較低的溫度下加工成所需形狀。非結晶塑料通常用於需要柔軟性和韌性的應用，例如製作食品包裝、保鮮膜和一次性用品等。
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結晶與非結晶塑料的比較：結晶度、熱學性質、光學性質
- 結晶度
結晶度是結晶高分子的一個重要特性，它影響高分子材料的力學、光學、熱和化學性質。只有小分子材料才能得到高結晶度晶體，一般比較脆。長時間保持在熔點以下的材料也可以獲得高結晶度，這一般成本較高，只能應用於特殊情況。
- 熱學性質
結晶高分子的分子鏈間的相互作用較強，會減弱玻璃化溫度以上的材料的軟化程度，彈性模量只在高溫下（熔點以上）有顯著變化。材料結晶度越高，硬度越高，熱穩定性也越高，但材料會變脆，但是非結晶區會使材料具有一定的彈性和抗衝擊性。結晶高分子材料的另外一個特點是，材料的力學性質有非常明顯的各向異性，即在分子排列平行方向和垂直方向，力學性質顯著不同。
- 光學性質
結晶高分子一般是不透明的，因為材料內部有許多晶區和非晶區的界面，光在這些界面上發生散射。這些界面處密度很低，因此，低結晶度材料的透明度高於高結晶度材料的透明度。比如，無規立構聚丙烯一般是無定形聚合物，是透明的，而等規聚丙烯的結晶度約50，是不透明的。結晶還影響高分子的染色，結晶高分子比非結晶高分子更難以染色，因為在非結晶高分子材料里，染料分子更容易滲透。
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結晶與非結晶塑料總結比較表
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塑膠類型
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結晶塑料 (Crystalline)
半結晶塑料 (Semi-crystalline)
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非結晶塑料 (Amorphous)
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分子鍊排列
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排列整齊，如人牆般結構扎實
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排列鬆散，如樹林般不整齊排列
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透光性
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不易透光
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易透光
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加工後穩定性
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加工後穩定性較差
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加工後穩定性良好
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耐環境特性
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低溫下易脆、耐衝擊力較差
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耐磨性、耐化性較差
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耐溫範圍之對應塑膠材質整理圖
兩者差異將對材質產生硬度、抗張強度、熔點、耐磨性、透明度等影響。下表為耐溫範圍之對應塑膠材質：
| 耐溫 |
塑料類型 |
非結晶塑料 (Amorphous) |
結晶塑料 (Crystalline)
半結晶塑料 (Semi-crystalline)
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140℃ 以上
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高級工業塑膠
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PPSU
PES
PEI
PSU
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PI
PEEK
LCP
PPA
PPS
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90~140℃
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工程塑膠 |
PC
PPO
ABS
PMMA
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PA
TPE
PBT
PET
ACETAL (POM)
|
90℃ 以下
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泛用塑膠 |
SMA
PS
PVC
SAN
|
PP
LDPE
HDPE
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參考資料
1. Roechling官網 (2023-03-10)
2. [塑膠知識] 結晶性和非結晶性塑料 (2023-03-10)
3. 塑膠材質大補帖：基本概念 (2023-03-10)
4. wikipedia - 高分子結晶 (2023-03-10)
5. 結晶性塑料和非結晶塑料有什麼區別？ (2023-03-10)
6. HOW EASY IS IT TO SEE THROUGH THE OPTICAL PROPERTIES OF THERMOPLASTICS? (2023-03-10)
7. Essentium-Amorphous-and-Semi-Crystalline (2023-03-10)
8. A comparison: Amorphous vs crystalline polymers (2023-03-10)