對(duì)高分子凝聚態(tài)的幾個(gè)基本物理問(wèn)題探討

張婷婷

【摘要】在當(dāng)前的材料學(xué)發(fā)展中，已經(jīng)開(kāi)始注重高分子凝聚態(tài)對(duì)材料形成過(guò)程的重大影響，在舊有的研究體系中，將高分子凝聚態(tài)中的一些基本物理問(wèn)題忽略，這種存在缺失的研究體系導(dǎo)致在具體的深入了解中，存在研究?jī)?nèi)容上的不足?；趯?duì)高分子凝聚體的具體深入了解，本文提出了高分子凝聚態(tài)的具體物理問(wèn)題，并通過(guò)對(duì)這些問(wèn)題的探究了解當(dāng)前的研究進(jìn)度。

【關(guān)鍵詞】高分子凝聚態(tài) 基本物理問(wèn)題 研究?jī)?nèi)容

【中圖分類(lèi)號(hào)】O631 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2019）06-0237-01

一、溶液濃度分界現(xiàn)象

對(duì)于高分子凝聚體來(lái)說(shuō)，凝聚過(guò)程為由稀溶液向濃溶液轉(zhuǎn)化，最終形成高分子的凝聚結(jié)構(gòu)，所以在研究過(guò)程中，需要探究稀溶液和濃溶液的分界層，以確定在何種溶液濃度下才能發(fā)生高分子凝聚現(xiàn)象[1]。在探究過(guò)程中，先設(shè)定一個(gè)基本溶液濃度Cs，該溶液濃度代表溶液中的接觸濃度，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溶液的實(shí)際溫度低于該標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，溶液中的高分子不會(huì)發(fā)生凝聚現(xiàn)象，并且溶液的性質(zhì)與溶液濃度無(wú)關(guān)。當(dāng)溶液濃度高于該標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，溶液中的溶質(zhì)會(huì)發(fā)生凝聚現(xiàn)象，溶液的性質(zhì)也會(huì)發(fā)生改變。當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)思想為通過(guò)這種測(cè)定方式確定溶液濃度的分界層濃度，但是在當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)探究中，這種實(shí)驗(yàn)濃度的具體數(shù)值無(wú)法被精準(zhǔn)測(cè)量，需要在后續(xù)的研究過(guò)程中確定溶液濃度的分界層數(shù)值。

二、高分子鏈凝聚纏結(jié)現(xiàn)象

在高分子的凝聚過(guò)程中，高分子鏈凝聚纏結(jié)將發(fā)揮重要作用，影響高分子鏈凝聚纏結(jié)現(xiàn)象的原因包括兩個(gè)方面，其一為分子量，其二為溶液溫度。對(duì)于分子量的探究過(guò)程來(lái)說(shuō)，需要設(shè)定臨界值Mc，在該過(guò)程中，可以發(fā)現(xiàn)溶液的粘度與溶液中的分子量呈正比關(guān)系，但是到一定限度后，發(fā)現(xiàn)溶液中的的高分子形成一種動(dòng)態(tài)黏彈性網(wǎng)絡(luò)，此時(shí)該數(shù)值等于Mc。但是在高分子的玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)中，可以發(fā)現(xiàn)在溶液中形成一種局部凝聚態(tài)，在該結(jié)構(gòu)中含有凝聚能，最終使高分子形成一種范德華網(wǎng)絡(luò)。在探究溫度對(duì)高分子凝聚的影響時(shí)，將不再應(yīng)用這種實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法，而是利用熱差掃描設(shè)備對(duì)溶質(zhì)的凝聚過(guò)程進(jìn)行掃描，可以在最終檢測(cè)結(jié)果中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的吸熱峰值，則該數(shù)值代表高分子鏈凝聚纏結(jié)過(guò)程中吸收的熱量。

三、玻璃化轉(zhuǎn)化溫度

對(duì)于高分子材料來(lái)說(shuō)，通常情況下各類(lèi)物質(zhì)能夠?qū)崿F(xiàn)有效轉(zhuǎn)化，所以在基本物理問(wèn)題的探究過(guò)程中，一個(gè)研究重點(diǎn)為材料的玻璃化轉(zhuǎn)化溫度。在該探究過(guò)程中，對(duì)于不同的高聚物可以應(yīng)用不同的適用公式進(jìn)行轉(zhuǎn)變，其中烯類(lèi)高聚物公式為：

Tg=70σ2（Tg）

在該公式中，各類(lèi)數(shù)值都含有其自身含義，并且各類(lèi)數(shù)值的范圍也已經(jīng)被確定，所以在該過(guò)程中，可以按照相關(guān)數(shù)值進(jìn)行轉(zhuǎn)化溫度計(jì)算[2]。為了探究該公式在烯類(lèi)共聚物中的應(yīng)用效果，在實(shí)際探究過(guò)程中，需要應(yīng)用試驗(yàn)方式測(cè)定該公式的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)得效果間的差異，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，該理論公式與實(shí)際效果間有很強(qiáng)的契合性，所以可以應(yīng)用該公式確定烯類(lèi)高聚物的玻璃化轉(zhuǎn)化溫度。需要注意的是，對(duì)于不同的高聚物分子來(lái)說(shuō)，通常情況下溫度公式也有一定差別，在具體的探究過(guò)程中，需要根據(jù)高聚物種類(lèi)選用經(jīng)驗(yàn)公式。

四、高聚物GOLR態(tài)

GOLR態(tài)是指小尺度情況下接近無(wú)規(guī)曲線的非晶態(tài)，通過(guò)對(duì)高聚物的研究可以發(fā)現(xiàn)，這種現(xiàn)象與內(nèi)鏈段的松弛現(xiàn)象有很大關(guān)系。在該部分的探究過(guò)程中，主要研究?jī)?nèi)容為溫度對(duì)高分子內(nèi)聚物的影響，通過(guò)對(duì)各類(lèi)研究成果的分析，當(dāng)前已經(jīng)確定實(shí)驗(yàn)溫度為20～30℃時(shí)，局部鏈段為GOLR態(tài)。當(dāng)測(cè)試溫度高于該30℃時(shí)，鏈段的松弛速度要遠(yuǎn)高于高分子凝聚物的整體松弛速度，所以可以確定此時(shí)將該高分子聚合物進(jìn)行淬火，使其溫度降低到20℃以下，可以讓高分子凝聚物形成高聚物GOLR態(tài)。在對(duì)最終得到的物質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定可以發(fā)現(xiàn)，得到的凝聚物在一些物理性質(zhì)上與原有材料完全相反，但是也在一些性質(zhì)上與原有材料相同。

五、結(jié)晶過(guò)程

對(duì)于高分子凝聚物來(lái)說(shuō)，要生成這種材料，需要對(duì)材料的結(jié)晶過(guò)程進(jìn)行深入探究與分析，在當(dāng)前的研究過(guò)程中，對(duì)于分子層面的結(jié)晶研究還存在一定爭(zhēng)議，但是主流研究?jī)?nèi)容為對(duì)分子結(jié)晶的臨界值進(jìn)行研究。當(dāng)溶液中的分子濃度高于該臨界值時(shí)，在溶液中會(huì)形成碳鏈結(jié)構(gòu)，并且最終形成結(jié)晶，通過(guò)對(duì)得到的高分子分子量測(cè)定可以發(fā)現(xiàn)，臨界分子量為180個(gè)主鏈碳碳鍵，所以要在分子層面上生成高分子凝聚物結(jié)晶，需要分子的主鏈要至少含有180各主鏈碳碳鍵。

六、結(jié)論

綜上所述，在對(duì)高分子凝聚態(tài)的研究過(guò)程中，涉及的主要物理問(wèn)題包括溶液濃度分界現(xiàn)象、高分子鏈凝聚纏結(jié)現(xiàn)象、玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度、高聚物GLOR態(tài)和結(jié)晶過(guò)程，在該過(guò)程中，主要對(duì)凝聚過(guò)程的溶液濃度、放熱情況進(jìn)行探究，確定不同因素對(duì)高分子凝聚過(guò)程的影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈德言.高分子凝聚態(tài)的若干基本物理問(wèn)題研究[J].高分子通報(bào)，2005（04）：69-75.

[2]錢(qián)人元.高分子凝聚態(tài)的幾個(gè)基本物理問(wèn)題[J].中國(guó)科學(xué)院院刊，2000（03）：174-177.