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生活中一些高分子材料現象的解釋

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電梯直達

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發表于 2015-9-29 11:04:28 | 只看該作者 |倒序瀏覽 |閱讀模式

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象。
　　一為什么用塑料繩綁東西會越綁越松
　　日常生活中，我們經常用塑料繩綁東西，可你會發現，用塑料繩綁東西，我們越想綁緊，可不久會發現，塑料繩很快好像變長了似的，變得很松垮，于是再使勁綁起，可依然會發現，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---力學松弛，什么叫力學松弛呢？應力松弛，是指高分子材料在總應變不變的條件下，由于試樣內部的粘性應變隨時間不斷增長，使回彈應變分量隨時間逐漸降低，從而導致回彈應力隨時間逐漸降低的現象。
　　我們生活中使用的塑料繩（有的地方叫化學繩）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，線性高分子鏈發生了滑移，這種滑移是不可恢復的，鏈發生滑移后，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，則線性鏈繼續發生滑移。所以用塑料繩綁東西，綁的越緊最后就會變得越松，松弛發生的厲害。因此，有經驗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生嚴重應力松弛。
　　那怎么樣才能避免這種現象呢？要用交聯的高分子材料，交聯的高分子材料通過交聯劑使線性高分子鏈變成了網狀結構，高分子網絡鏈被拉伸變形后，仍能有力的回復。如用橡膠繩綁的話會大大改善這種現象，如橡皮筋綁就會好很多，如用交聯很完善的東西綁，譬如用自行車內胎的那種橡膠綁，則基本不會發生松弛現象，會綁的很緊，不信你試試？
　　二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，發現牙膏從牙膏管口寄出時，牙膏好像突然變大了好多？這是因為什么原因呢？
　　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構的重新調整引起的，這一過程可用延滯時間來表征。當卸去外力時，材料的變形部分地回復或完全地回復到起始狀態，這就是結構重新調整的另一現象。
　　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生鏈的舒展成線性狀態，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，從而使體積變大。
　　三泡泡糖要咀嚼后才能吹泡泡
　　好多人都喜歡吹泡泡糖，剛入嘴的時候，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？這里我們又要學到一個高分子材料特有的特性---玻璃化轉變。
　　一般來說，高分子材料在不同溫度下有三種力學狀態，它們是玻璃態、高彈態和粘流態。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生非常小的形變，此狀態即為玻璃態：當溫度繼續升高到一定范圍后，材料的形變明顯地增加，并在隨后的一定溫度區間形變相對穩定，此狀態即為高彈態，溫度繼續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，此狀態即為粘流態。
　　我們通常把玻璃態與高彈態之間的轉變，稱為玻璃化轉變，它所對應的轉變溫度即是玻璃化轉變溫度，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，而在嘴里咀嚼后，高于其玻璃化溫度，泡泡糖發生玻璃化轉變，有玻璃態向高彈態轉變，呈現出高彈態，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。
　　四礦泉水瓶灌入熱水后，變成白色
　　生活中經常用到礦泉水瓶，有時候，會在礦泉水瓶灌入熱水，于是會發生一個奇特的現象，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，要看當中是否含有對光產生衍射、反射和吸收是物質，晶區的結構規整性比較好，容易有反射和散射，這些結構使光線不能透過，結晶度越低越透明，無定形區譬如玻璃是典型的無定性物質，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，然后經過退火處理，消除結晶區域才具有光學透明性的。當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生重新取向運動，重新產生產生結晶區域從而喪失透明性。