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高聚物在不同溫度下會(huì)呈現(xiàn)三種不同的物理狀態(tài)：玻璃態(tài)、高彈態(tài)、黏流態(tài)。不同的狀態(tài)具有不同的力學(xué)性能，這對(duì)高分子材料的成型加工和使用范圍都有很大影響。常見非晶態(tài)高聚物在恒定應(yīng)力下的溫度一形變曲線見圖1—1。由圖1—1可見，熱塑性塑料在不同的溫度下呈現(xiàn)出以下三種物理狀態(tài)。
(1)玻璃態(tài)
Tg是高聚物的重要特征溫度，叫玻璃化溫度。它不是一個(gè)固定的溫度值，而是隨測(cè)試方法和條件不同而變化的。當(dāng)溫度低于T，時(shí)，高聚物是剛硬的，處于玻璃態(tài)，是堅(jiān)硬的固體。此時(shí)，由于分子運(yùn)動(dòng)能量低，鏈段運(yùn)動(dòng)被凍結(jié)，只能使主鏈內(nèi)的鍵長(zhǎng)和鍵角有微小的改變。在宏觀上表現(xiàn)為聚合物在受力方向上有很小的彈性變形，由于彈性模量高，形變值小，所以處于玻璃態(tài)的聚合物只能進(jìn)行一些車、銑、削、刨等機(jī)械加工。這一聚集態(tài)也是聚合物的使用態(tài)。材料使用的下限溫度稱為脆化溫度，低于脆化溫度時(shí)，材料受力容易發(fā)生斷裂破壞。
(2)高彈態(tài)
在玻璃化溫度Tg和黏流溫度Tf之問，聚合物處于高彈態(tài)，也叫橡膠態(tài)。處于高彈態(tài)的高聚物有以下重要特性：
①可回復(fù)的彈性變形量高達(dá)100%一1 000%，但變形的恢復(fù)不是瞬時(shí)完成的。而金屬材料的普彈形變不超過1%。
②彈性模量比普通彈性材料小三個(gè)數(shù)量級(jí)，一般只有10kgf/cm2的數(shù)量級(jí)，且隨絕對(duì)溫度升高而升高。
③在快速拉伸時(shí)(絕熱過程)，高聚物溫度上升，而金屬材料溫度下降。如果把橡膠薄片拉長(zhǎng)，把它貼在嘴唇或面頰上，就會(huì)感到橡皮在伸長(zhǎng)時(shí)發(fā)熱，回縮時(shí)吸熱。
④形變與時(shí)間有關(guān)，橡膠受到外力(應(yīng)力恒定)壓縮或拉伸時(shí)，形變總是隨時(shí)間而發(fā)展，最后達(dá)到最大形變，這種現(xiàn)象叫蠕變。原因：由于橡膠是長(zhǎng)鏈分子，整個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)都要克服分子間的作用力
(3)黏流態(tài)
當(dāng)溫度進(jìn)一步升高，超過黏流溫度Tf時(shí)，分子鏈作為一個(gè)整體。可以相對(duì)滑動(dòng)，在外力的作用下，聚合物像液體一樣黏性流動(dòng)，形變變得不可逆了，稱為黏流態(tài)。呈黏流態(tài)的聚合物熔體在黏流溫度Tf以上稍高的溫度范圍內(nèi)，常用來進(jìn)行壓延成型和某些擠出、吹塑成型。比黏流溫度Tf更高的溫度，使聚合物大分子熱運(yùn)動(dòng)大大激化，產(chǎn)生不可逆黏性形變占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，這一溫度范圍常用于進(jìn)行紡絲、注射、擠出、吹塑、貼合等成型加工。
