结构推理 从分子运动的角度说明非晶聚合物随温度升高呈现出三种不同的力学状态的特点。简述一种测定聚合物玻璃化转变温度的方法。在选择聚合物材料时Tg有何参考价值?
【正确答案】(1)玻璃态:链段运动处于被冻结的状态,只有键长键角及一些小尺寸运动单元能够运动。聚合物材料受到外力作用时,表现出的形变能力很小,形变量与外力大小成正比,而且外力一旦去除,形变立即恢复。该状态下聚合物表现出的力学性质与小分子玻璃很相似,所以将聚合物的这种力学状态称为玻璃态。
   (2)高弹态:链段可以运动,分子链的构象可以改变,但大分子链的整体运动仍处于冻结状态。当聚合物受到外力作用时,聚合物可以通过链段的运动改变构象去适应外力,产生大形变。外力去除后,分子链又会通过链段的运动回复到原来的卷曲状态。由于该状态下聚合物表现出很大的变形能力和良好的弹性,所以称之为高弹态。由于链段运动的松弛特性,无论是产生形变过程还是形变恢复过程都不能瞬时完成,而需要一定的时间。
   (3)黏流态:大分子链和链段的运动均可发生。受到外力作用后,大分子链可以通过链段的定向协同运动产生位移,从而产生形变。这种形变随时间的发展而发展,而且是不可回复的,就像小分子液体的黏性流动一样,所以称之为黏流态。
   当DSC以等速升温的条件扫描聚合物时,在发生玻璃化转变的地方,扫描基线会向吸热方向偏移,产生一个台阶。
   Tg是非晶态热塑性塑料使用的上限温度,是橡胶使用的下限温度。
【答案解析】