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高分子材料玻璃态、高弹态和粘流态

 柒国联军 2021-10-17


对于非晶聚物,对它施加恒定的力,观察它发生的形变与温度的关系,通常特称为温度形变曲线或热机械曲线。非晶聚物有三种力学状态,它们是玻璃态、高弹态和粘流态。在温度较低时,材料为刚性固体状,与玻璃相似,在外力作用下只会发生非常小的形变,此状态即为玻璃态:当温度继续升高到一定范围后,材料的形变明显地增加,并在随后的一定温度区间形变相对稳定,此状态即为高弹态,温度继续升高形变量又逐渐增大,材料逐渐变成粘性的流体,此时形变不可能恢复,此状态即为粘流态。我们通常把玻璃态与高弹态之间的转变,称为玻璃化转变,它所对应的转变温度即是玻璃化转变温度,或是玻璃化温度。

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高弹态(rubbery state):链段运动但整个分子链不产生移动。此时受较小的力就可发生很大的形变(100~1000%),外力除去后形变可完全恢复,称为高弹形变。高弹态是高分子所特有的力学状态。相对分子质量很大的晶态聚合物达到后还不能流动,而是先进入高弹态,在升温到后才会进入黏流态,于是有两个转变。高聚物的玻璃态、高弹态和黏流态是指当对它施加一个恒定的压力时,这些制品的形变状态与温度变化的关系。在较低温度环境时,高聚物呈刚性固体态,在外力作用下只有很小的形变,与玻璃相似,所以称这种状态为玻璃态。如果把这个环境温度升髙至一定温度,则其在外力作用下,形状会有明显的变化,在一定的温度区问内,形态变化相对稳定,这个状态称为高弹态。如果温度继续升高,则形变量随温度的升高逐渐增加,直至变为黏性流体,这时其形状已不能恢复,这个状态即为黏流态。一般把玻璃态向高弹态的转变叫做玻璃化转变,形态转变过程的温度区间称为玻璃化温度;高弹态向黏流态转变,这个转变过程区间的温度称为黏流温度。

玻璃化温度;glass transition temperature 高聚物由高弹态转变为玻璃态的温度。通常用Tg表示。没有很固定的数值,往往随着测定的方法和条件而改变。高聚物的一种重要的工艺指标。在此温度以上,高聚物表现出弹性;在此温度以下,高聚物表现出脆性,在用作塑料、橡胶、合成纤维等时必须加以考虑。如聚氯乙烯的玻璃化温度是80℃。玻璃化温度(Glass transition temperature) 无定形或半结晶聚合物从粘流态或高弹态向玻璃态转变(或相反的转变)的较窄温度范围的近似中点,称为玻璃化温度,通常以Tg表示,是耐热性的一个指标。

:奎源高分子

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