题目
1.试比较非晶态聚合物的强迫高弹性、结晶聚合物的冷拉、硬弹性聚合物的拉伸行为和嵌段共聚物的应变诱发塑料一橡胶转变,从结构观点加以分析,并指出其异同点。
1.试比较非晶态聚合物的强迫高弹性、结晶聚合物的冷拉、硬弹性聚合物的拉伸行为和嵌段共聚物的应变诱发塑料一橡胶转变,从结构观点加以分析,并指出其异同点。
题目解答
答案
答:(1)玻璃态聚合物在大外力的作用下发生的大形变其本质与橡胶的高弹形变一样,但表现形式却有差别,此称为非晶体态聚合物的强迫高弹性。强迫高弹性主要是由聚合物的结构决定的。强迫高弹性的必要条件是聚合物要具有可运动的链段,通过链段的运动使链的构象改变。所以分子链不能太柔软,否则在玻璃态是由于分子堆砌的很紧密而很难运动;同时分子链的刚性也不能太大,刚性太大分子链不能运动。(2)结晶聚合物的冷拉:第一阶段,应力随应变线性的增加试样被均匀的拉长,到达一点后,截面突然变得不均匀,出现细颈。第二阶段,细颈与非细颈部分的截面积分别维持不变,而细颈部分不断扩展,非细颈部分逐渐缩短,直至整个试样完全变细为止。第三阶段,成颈后的试样重新被均匀的拉伸,应力又随应变的增加而增加直到断裂点。在外力的作用下,分子在拉伸方向上开始取向,结晶聚合为中的微晶也进行重排,甚至在某些晶体可能破裂成较小的单位,然后再去向的情况下再结晶。(3)硬弹性聚合物的拉伸行为:易结晶的聚合物熔体,在较高的拉伸应力场中结晶时,可以得到具有很高弹性的纤维或薄膜材料,而其弹性模量比一般橡胶却要高的多。E. S. Clark提出一种片晶的弹性弯曲机理。由于在片晶之间存在由系带分子构成的连接点,是使硬弹材料在收到张力时,内部晶片将发生弯曲和剪切弹性变形,晶片间被拉开,形成网格状的结构,因而可以发生较大的形变,而且变形越大,应力越高,外力消失后,靠晶片的弹性回复,网格重新闭合,形变可大部分回复。(5)嵌段共聚物的应变诱发塑料—橡胶转变:材料在室温下像塑料,在外力的作用下,能够发生很大的形变,移去外力后也能很快的回复。如果接着进行第二次拉伸,则会像橡胶的拉伸过程材料呈现高弹性。经拉伸变为橡胶的试样,在室温下放置较长的时间又能回复拉拉伸前的塑料性质。了解形态变化(6)异同点:玻璃态聚合物的冷拉温度范围是 Tb 到 Tg,而结晶聚合物是 Tg 到 Tm。玻璃态聚合物的冷拉只发生分子链的取向,不发生相变,而结晶聚合物的拉伸结晶的破坏、取向和在结晶的过程。结晶聚合物在第二阶段应力基本不变。硬弹性材料拉伸时不出现成颈现象,与结晶聚合物不同。应变诱发塑料—橡胶移去外力,便可迅速回复,不需加热至 Tg 或者 Tm。