车板,看似普通的材料,却蕴含着复杂的微观世界。其非晶态高分子在温度的驱动下,展现出三种独特的力学状态——玻璃态、高弹态和黏流态,每一阶段都是分子运动的生动写照。
当车板处于玻璃态,温度降至其玻璃化转变温度Tg之下,分子的动能不足以打破主链内的旋转能垒,犹如冻结的链段。只有链节和侧基这样的微小单元能自由移动,高分子链保持静止,展现出普弹性,其弹性模量高达1010~1011Pa,形变量微乎其微,仅为0.01%~0.1%。
当温度提升至300℃以上,高弹态开启,分子动能增强,链段开始自由旋转,虽然整体运动受限,但链段改变构象的响应显著,形变可达100%~1000%,弹性模量降至106~107Pa,这一阶段的车板表现出明显的松弛现象和时间依赖性弹性,是高分子独有的力学特性,链段运动的多少决定了高弹区的宽窄。
再进一步,当分子动能足够大,进入黏流态,链段间的相对滑动频繁,车板如同黏性液体,形变不可逆。黏度与分子链长度和滑动阻力直接相关,Ti(黏流温度)升高,表明分子链的运动更为活跃。然而,这个转变区间相对较宽,车板的成形加工通常在Ti与分解温度Tc之间进行,超过Tc,链间的总作用力超越键合力,车板将在未完全气化前因链的断裂而分解。
车板的秘密,就像一部精密的分子机器,温度就是其动力源,驱动着非晶态高分子在不同阶段的运动和行为。了解这些力学状态,对于设计和操控车板性能,无疑具有重要价值。
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