高聚物的转变和松弛

高聚物的转变和松弛

高聚物在升温或降温过程中到达某一特定温度时，能从一种状态转变为另一种状态，这时，高聚物的物理－力学性能发生急剧的变化，实质上它是分子运动模式的变化，这种变化在热力学上称为转变。例如高聚物的结晶升温到某一特定温度时即告熔融，从结晶转变为粘性熔体，其间发生了相变。该温度称为熔融温度，以Tm表示。但有些转变却不包括相变，例如非晶态高聚物冷却到某一特定温度时，即从高弹性的橡胶态转变为硬而脆的玻璃态。这时的温度称为玻璃化温度，以Tg表示。Tg值能随测试频率的增高而提高，即在动力学上具有松弛（或弛豫）特征。

在非晶态高聚物中，玻璃化转变是主转变，有时称为α转变或α松弛。以后在T＜Tg的温区内还陆续发现了一些次转变，按温度下降的顺序可称为β、γ、δ、ε等松弛，它们分别来源于高分子链中长短不同的链段、侧基、支链的分子运动。在T＞Tg的温区中还发现了从一种液态到另一种液态的转变。在T＜Tm的温区中有标志预熔的αc转变，以Tαc代表这种转变温度。在T＞Tm时还发现另一种转变，可能是熔体中某种难熔的晶元等的持久结构的转变，以Tm表示这种转变温度。

此外，在升温或高能辐照过程中，如果发生化学反应，还会夹杂着多种多样的化学转变。这些，表示了转变和松弛的多重性。

高聚物的转变和松弛的研究方法　除一般使用的膨胀计法和示差扫描量热法等静态方法外，还有动态的扭摆法、介电法以及直接研究分子运动的核磁共振法。把这些方法结合起来，可在宽广的温度和频率范围内测得表征多重转变和松弛的综合松弛图。

20世纪30年代，发现了玻璃态的聚苯乙烯加热转变为流动态后就能注塑成型，从而使聚苯乙烯的产量在热塑性塑料工业中超过了硝酸纤维素（赛璐珞）。20世纪70年代还利用高聚物材料在转变和松弛时会吸收能量的特征，研制了高聚物的阻尼材料，它可在宽广的温度和频率范围内用于吸振、消音等方面。此外，还利用结晶性高聚物作为热能储存材料，当环境热时因发生熔融转变而吸收热能，冷时又可结晶而将热能释出。