高分子材料在我們的生活中使用越來越廣泛，我們可以試著用一些高分子材料的基本知識(shí)來解釋生活中碰到的一些高分子材料的特有現(xiàn)象。
為什么用塑料繩綁東西會(huì)越綁越松
日常生活中，我們經(jīng)常用塑料繩綁東西，可你會(huì)發(fā)現(xiàn)，用塑料繩綁東西，我們?cè)较虢壘o，可不久會(huì)發(fā)現(xiàn)，塑料繩很快好像變長了似的，變得很松垮，于是再使勁綁起，可依然會(huì)發(fā)現(xiàn)，過了一會(huì)又變松了，這是為什么呢?
這里就要提到一個(gè)基本概念--應(yīng)力松弛，應(yīng)力松弛，是指高分子材料在總應(yīng)變不變的條件下，由于試樣內(nèi)部的粘性應(yīng)變隨時(shí)間不斷增長，使回彈應(yīng)變分量隨時(shí)間逐漸降低，從而導(dǎo)致回彈應(yīng)力隨時(shí)間逐漸降低的現(xiàn)象。
我們生活中使用的塑料繩(有的地方叫化學(xué)繩)是由線性的聚乙烯或聚丙烯制成，這類高分子材料是典型的非交聯(lián)線性高分子，在綁緊的過程中，線性的高分子鏈被拉長，表面看起來很緊，但隨著時(shí)間的延長，線性高分子鏈發(fā)生了滑移，這種滑移是不可恢復(fù)的，鏈發(fā)生滑移后，塑料繩被拉伸的變長了，開始變得不能綁緊，假如此時(shí)再使勁綁緊，則線性鏈繼續(xù)發(fā)生滑移。所以用塑料繩綁東西，綁的越緊最后就會(huì)變得越松，松弛發(fā)生的厲害。因此，有經(jīng)驗(yàn)的人用塑料繩綁東西時(shí)，都不要綁的太緊，防止線性高分子鏈發(fā)生嚴(yán)重應(yīng)力松弛。
那怎么樣才能避免這種現(xiàn)象呢?
要用交聯(lián)的高分子材料，交聯(lián)的高分子材料通過交聯(lián)劑使線性高分子鏈變成了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，高分子網(wǎng)絡(luò)鏈被拉伸變形后，仍能有力的回復(fù)。如用橡膠繩綁的話會(huì)大大改善這種現(xiàn)象，如橡皮筋綁就會(huì)好很多，如用交聯(lián)很完善的東西綁，譬如用自行車內(nèi)胎的那種橡膠綁，則基本不會(huì)發(fā)生松弛現(xiàn)象，會(huì)綁的很緊，不信你試試?
早上起床刷牙擠牙膏-擠出脹大
我們?cè)缟掀饋硭⒀罃D牙膏時(shí)，發(fā)現(xiàn)牙膏從牙膏管口寄出時(shí)，牙膏好像突然變大了好多?這是因?yàn)槭裁丛蚰?
這里就涉及到高分子的一個(gè)重要特性---蠕變性。所謂高分子的蠕變，蠕變是指材料在恒定載荷作用下，變形隨時(shí)間而增大的過程。蠕變是由材料的分子和原子結(jié)構(gòu)的重新調(diào)整引起的，這一過程可用延滯時(shí)間來表征。當(dāng)卸去外力時(shí)，材料的變形部分地回復(fù)或完全地回復(fù)到起始狀態(tài)，這就是結(jié)構(gòu)重新調(diào)整的另一現(xiàn)象。
牙膏中含有大量的高分子化合物，如濕潤劑、香料、起泡劑等等，這些高分子鏈在牙膏管中是都是呈自然卷曲的，在被擠出牙膏管口那狹小位置時(shí)，高分子鏈在管口的作用下被迫發(fā)生鏈的舒展成線性狀態(tài)，在擠出管口后，外力小時(shí)，高分子鏈在無外力作用下回自然呈卷曲狀態(tài)，從而使體積變大。
好多人都喜歡吹泡泡糖，剛?cè)胱斓臅r(shí)候，比較硬，后來不斷的咀嚼后泡泡糖就變得很軟，居然能吹出泡泡來?這又是為什么呢?這里我們又要學(xué)到一個(gè)高分子材料特有的特性---玻璃化轉(zhuǎn)變。
一般來說，高分子材料在不同溫度下有三種力學(xué)狀態(tài)，它們是玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)。在溫度較低時(shí)，材料為剛性固體狀，與玻璃相似，在外力作用下只會(huì)發(fā)生非常小的形變，此狀態(tài)即為玻璃態(tài)：當(dāng)溫度繼續(xù)升高到一定范圍后，材料的形變明顯地增加，并在隨后的一定溫度區(qū)間形變相對(duì)穩(wěn)定，此狀態(tài)即為高彈態(tài)，溫度繼續(xù)升高形變量又逐漸增大，材料逐漸變成粘性的流體，此時(shí)形變不可能恢復(fù)，此狀態(tài)即為粘流態(tài)。
我們通常把玻璃態(tài)與高彈態(tài)之間的轉(zhuǎn)變，稱為玻璃化轉(zhuǎn)變，它所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)變溫度即是玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，或是玻璃化溫度。
泡泡糖的主要成分是聚醋酸乙烯酯，它的玻璃化溫度在28度左右，一般情況下低于其玻璃化溫度，其幾乎沒有流動(dòng)性保持很好的形態(tài)，而在嘴里咀嚼后，高于其玻璃化溫度，泡泡糖發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變，有玻璃態(tài)向高彈態(tài)轉(zhuǎn)變，呈現(xiàn)出高彈態(tài)，所以嚼泡泡糖的時(shí)候剛開始嚼兩下是吹不出泡泡的，等溫度升高后，嚼軟了以后才行。
礦泉水瓶灌入熱水后，變成白色
生活中經(jīng)常用到礦泉水瓶，有時(shí)候，會(huì)在礦泉水瓶灌入熱水，于是會(huì)發(fā)生一個(gè)奇特的現(xiàn)象，透明的礦泉水瓶很快變成白色，這又是為什么呢?
判斷一種材料是否透明，要看當(dāng)中是否含有對(duì)光產(chǎn)生衍射、反射和吸收是物質(zhì)，晶區(qū)的結(jié)構(gòu)規(guī)整性比較好，容易有反射和散射，這些結(jié)構(gòu)使光線不能透過，結(jié)晶度越低越透明，無定形區(qū)譬如玻璃是典型的無定性物質(zhì)，光線就能很好的透過，透明性就很好。
礦泉水瓶是由聚對(duì)苯二甲酸乙二酯組成，聚對(duì)苯二甲酸乙二酯本身屬于易結(jié)晶高分子材料，制作礦泉水瓶時(shí)，是在高溫下吹作法制備的，然后經(jīng)過退火處理，消除結(jié)晶區(qū)域才具有光學(xué)透明性的。當(dāng)在礦泉水瓶中加入熱水后，聚對(duì)苯二甲酸乙二酯在高溫下分子鏈發(fā)生重新取向運(yùn)動(dòng)，重新產(chǎn)生產(chǎn)生結(jié)晶區(qū)域從而喪失透明性。 |
