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越綁越松
日常生活中，我們經(jīng)常用塑料繩綁東西，可你會發(fā)現(xiàn)，用塑料繩綁東西，我們越想綁緊，可不久會發(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，可依然會發(fā)現(xiàn)，過了一會又變松了，這是為什么呢?
這里就要提到一個基本概念--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)變隨時間不斷增長，使回彈應(yīng)變分量隨時間逐漸降低，從而導(dǎo)致回彈應(yīng)力隨時間逐漸降低的現(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，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大大改善這種現(xiàn)象，如橡皮筋綁就會好很多，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，則基本不會發(fā)生松弛現(xiàn)象，會綁的很緊，不信你試試?
早上起床刷牙擠牙膏-擠出脹大
我們早上起來刷牙擠牙膏時，發(fā)現(xiàn)牙膏從牙膏管口寄出時，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間來表征。當(dāng)卸去外力時，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，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，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，材料為剛性固體狀，與玻璃相似，在外力作用下只會發(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，有時候，會在礦泉水瓶灌入熱水，于是會發(fā)生一個奇特的現(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。
礦泉水瓶是由聚對苯二甲酸乙二酯組成，聚對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，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，聚對苯二甲酸乙二酯在高溫下分子鏈發(fā)生重新取向運(yùn)動，重新產(chǎn)生產(chǎn)生結(jié)晶區(qū)域從而喪失透明性。 |
