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纖維材料的熱力學(xué)狀態(tài):黏流態(tài)、玻璃態(tài)、高彈態(tài)和脆折態(tài)

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發(fā)布時(shí)間: 2015-8-26 22:55

正文摘要:

對于線(xiàn)型高聚物,材料非晶相的黏流轉變溫度和結晶區的熔點(diǎn)?;ハ嘀睾?,很難區分,所以測量纖維的熱力學(xué)性質(zhì)時(shí)首先表現出來(lái)的變化是非晶相的變化,其典型曲線(xiàn)如下圖所示。 , Y4 Q! y& b9 y: J9 y) L/ K' s5 i下圖是在 ...

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評分 滿(mǎn)腹經(jīng)綸 發(fā)表于 2015-8-26 23:05:36
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3.黏流態(tài)(viscousflowstate)0 d, S; @  r" Q" f2 x
當溫度再繼續上升達到某一溫度(黏流轉變溫度Tf)后,大分子的熱運動(dòng)克服了分子間的作用力,運動(dòng)單元從鏈段擴展至大分子鏈,大分子之間可以出現相對滑移,變形能力顯著(zhù)增大且不可逆。紡織纖維呈現出一種具有黏滯性、可流動(dòng)的液體狀態(tài),纖維的這種力學(xué)狀態(tài)就稱(chēng)為黏流態(tài)。當大分子的聚合度極高,分子間作用力極大,大分子間的纏結嚴重時(shí),分子間的相對滑移極困難,不會(huì )出現黏流態(tài)。( r  Z; Y! I" j0 {
上述從分子運動(dòng)學(xué)觀(guān)點(diǎn)描述了熱力學(xué)三態(tài),從相態(tài)角度看,玻璃態(tài)、高彈態(tài)和黏流態(tài)均屬非結晶相,即大分子間的排列狀態(tài)呈無(wú)規(無(wú)序、非晶)狀態(tài)。, @9 S& v. _1 F, S4 g' s' ]0 w1 V, i
4.脆折態(tài)(brittlestate)
3 _  M, ~! U9 B% E* J當鏈節、鏈段、主鏈旋轉及側基均被凍結固定時(shí)稱(chēng)為脆折態(tài)。
評分 滿(mǎn)腹經(jīng)綸 發(fā)表于 2015-8-26 23:04:45
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2.高彈態(tài)(high-elasticstate,rubberstate)5 ~/ e$ `) o9 U' ]+ h& R9 q
當溫度繼續升高超過(guò)某一溫度(玻璃化轉變溫度Tg)后,纖維的拉伸模量突然下降,纖維受較小的力的作用就發(fā)生很大變形,而且當外力解除后,變形快速恢復。在“溫度—變形”或“溫度—模量”曲線(xiàn)上出現一個(gè)平臺區,這個(gè)區間的力學(xué)行為類(lèi)似于橡膠的力學(xué)特征,纖維的這種力學(xué)狀態(tài)就稱(chēng)為高彈態(tài)或稱(chēng)橡膠態(tài)。從分子運動(dòng)機理看,在此溫度下纖維內部的大分子鏈段已經(jīng)“解凍”,鏈段可以繞主鏈軸做旋轉運動(dòng),使大分子卷縮、伸直變形比較容易,且產(chǎn)生的變形也易于通過(guò)鏈段的熱運動(dòng)恢復原來(lái)的形態(tài)。這是高聚物特有的力學(xué)狀態(tài),高彈形變的實(shí)質(zhì)是鏈段運動(dòng)使大分子發(fā)生伸展—卷曲運動(dòng)的宏觀(guān)表現。
評分 滿(mǎn)腹經(jīng)綸 發(fā)表于 2015-8-26 22:55:49

! k  n) a4 D% P: D" B+ m+ h1.玻璃態(tài)(glassstate)
3 F7 y. S1 |0 K; p( O7 A' v1 H在低溫狀態(tài)時(shí),纖維內部大分子熱運動(dòng)的能量比較低,運動(dòng)單元只有側基、鏈節、短支鏈等短小單元,鏈段處于被“凍結”狀態(tài),運動(dòng)方式主要為局部振動(dòng)和鍵長(cháng)、鍵角的變化。因此,纖維的拉伸模量很高,強力高,變形能力很小,且外力去除后,變形很快消失,纖維硬脆,表現出類(lèi)似玻璃的力學(xué)性質(zhì),故稱(chēng)玻璃態(tài)(或硬玻璃態(tài))。當溫度進(jìn)一步升高,運動(dòng)單元尺寸增加,纖維大分子鏈段有了一定的回轉能力,纖維表現出一定的柔曲性、堅韌性,作用力大的情況下可見(jiàn)塑性變形,這個(gè)狀態(tài)常被稱(chēng)為軟玻璃態(tài)(或稱(chēng)為強迫高彈態(tài)),絕大多數纖維在室溫條件下處于此狀態(tài)。
1 D. W  C5 `3 Y- [- ]! [9 p紡織纖維的玻璃化轉變溫度大都高于室溫,所以在室溫條件下,衣服能保持一定抗拉伸能力和硬挺度,如氨綸的玻璃化溫度在-40℃以下(聚醚型為-70~-50℃),在常溫環(huán)境下具有優(yōu)良的彈性。

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