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對于聚合物玻璃化轉變,常用的理論解釋有兩種,即熱力學理論和自由體積理論。熱力學理論只給聚合物的玻璃化轉變以定性的解釋,而自由體積理論則給聚合物的玻璃化轉變以半定量的解釋。這里主要介紹自由體積理論。
自由體積理論是和Flory提出的。他們認為,液體或固體物質其體積由兩部分組成:一部分是被分子占據的體積稱為已占體積;另一部分是未被占據的自由體積。后者以“孔穴’’的形式分散于整個物質之中,正是由于自由體積的存在,分子鏈才可能通過轉動和位移而調整構象。這二理論認為。當聚合物冷卻時,自由體積先逐漸減小,到某一溫度時,自由體積將達到一個zui低值,這時聚合物進人玻璃態(tài)口此時,.鏈段被凍結,自由體積也被凍結,在整個體系內所占的比例也維持恒定。因此對任何聚合物,玻璃化溫度就是自由體積達到某一臨界值的溫度:在這個溫度以下,沒有足夠的空間進行分子鏈的構象調整。
另外,自由體積理論也可以對松弛過程給出定性的解釋。非晶態(tài)聚合物的分子排列不太緊密,即是內部有較多的自由體積存在口當聚合物熔體進行冷卻時,若冷卻速度很慢,使得每一溫度下所停留的時間遠大于該溫度下鏈段運動的松弛時間,這樣聚合物就可以有足夠的時間進行構象調整,使自由體積逐漸遷移到物體的表面而釋出。自由體積向物體外部的擴散形成所謂冷卻收縮。從而達到與該溫度相應的平衡體積。如果的確能得到這種緩慢冷卻的話,那么比容一溫度曲線就不發(fā)生轉折,如圖1.2.27虛線部分顯示。但是實際測定中,冷卻速度是很快的,而且隨溫度下降,體系黏度增加,松弛時間t隨之增大,當溫度降低到某一值時,在該溫度下的停留時間是小于鏈段的松弛時間時,鏈段在觀察時聞內來不及調整構象,造成聚合物體積變化滯后于溫度變化,聚合物整體的實際體積總是大于該溫度下的平衡體積,因此比容一溫度曲線在該溫度處出現拐點。神州聚乙烯隔音板抗震保溫板5毫米厚