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塑料力学性能的温度依赖性

发布日期:2012-09-06 来自:全球塑胶网

和外载作用的时间一样,温度也是影响塑料性能的重要参数,特别是在塑料加工过程中,其经历的温度作用范围很大,从熔融流动状态到成形后制品的使用状态,材料的力学行为涵盖了高聚物的各种力学状态,性能发生很大变化了。

1.温度对高分子热运动的影响

高聚物的结构比低分子的化合物要复杂的多,其分子运动也更为复杂和多样化,就其运动的特点而论,高分子的运动单元可以是侧基、支链、链段和整个分子等,具有多重性。

除此之外,高分子的热运动与温度密切相关,温度对分子热运动的影响主要表现在两个方面。

一方面是温度升高使高分子热运动的能量增加,当能量达到单元运动所需的活化能时,运动单元开始一定方式的热运动。另一方面是温度升高使高聚物的体积发生膨胀,分子间的自由体积增加,当自由体积大于某种运动单元运动所需的大小后,该单元的运动得以进行。

2.高聚物的力学状态

当温度由低到高在一定范围内变化时,高聚物经历不同的分子运动模式,从而表现出不同的力学状态时,高聚物的温度,形变关系曲线发生变反应了这种力学状态的变化。

1)玻璃态

在较低的温度范围内,材料表现出较高的模量,变形性很小,这种力学状态称为玻璃态。在玻璃状态下,由于温度较低,共给份子热运动的能量很低,不足以客服单恋内旋转的能垒。

2)玻璃化转变

高聚物的玻璃花转变是指从玻璃态到高弹态之间的转变。

玻璃花温度的高低主要和分子链的结构有关。除分子结构外,高聚物的相对分子质量,加工时的外界条件等都对玻璃化温度都有不同程度的影响。严格来说,玻璃化温度为一个温度范围。

3)高弹态

继续升高温度,材料的变形明显增加,材料的力学状态发生转变,并在最后的一段温度区内保持相对的稳定。