玻璃成型的過程及玻璃態聚合物加工顯微鏡應用
玻璃成型的過程
玻璃的成型是當材料還處于液態時,分子發生化學聯結
或結合的結果。當溫度緩慢下降時,生成的鏈狀和高度支鏈
結構就更加復雜,材料的熔融粘度大大增加。
由于粘度的增加,阻礙了局部基團的運動以及重排成理想晶
格的能力。較終,無規排列的結構固定下來了,玻璃的成型
特征是通過強大的分子間力構成很大的分子。出于相連基團
的很大的體積,使它難以規褳排列。蔗糖也屬這種,經常形成
玻璃狀并難以結晶。我們所熟悉的“熬糖”、麥芽糖、乳脂糖
等基本上都是玻璃態。然而,與一般的結晶態相比,肯定是
玻璃態的穩定性比較差。在玻璃成型過程中,如果適當的條
件不能保持,可能會出現不希望的結晶化和反玻璃化作用。
玻璃態聚合物
我們已討論了關于無機玻璃形成過程中,從液態到固體
的轉變過程。對于有機聚合物,相對應的轉變是從橡膠態到
玻璃態的轉變。除此以外,聚合物轉變到玻璃態的過程與無
機玻璃的轉變過程相似。由于長鏈結構的存在及相應的離的
內部粘度,使其自動趨于不規則的玻璃狀態而不是規則的結
晶態。然而,許多聚合物冷卻到某一溫度以下,就會結晶。
還應分析一下為什么某些聚合物可以結晶,而另外一些卻仍
然保持無定形或玻璃態的原因。
總的說來,無機玻璃成型材料
中,阻礙結晶的因素同有機物或聚合物材料影響結晶的因素
類似。都是由于分子體積龐大和分子問作用力強所致。對于
較重要的兩種有機玻璃,即聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯的
重復單元(鏈節)如本章第7節的表所示。由表可見,它們
的主鏈上含有相當大的側基,這些側基不僅增強了局部分子
間的作用力,而且單純從幾何學方面來看,這些側基也阻礙
了鏈的自由運動。
然而,如果聚合物要結晶,除了這些因素之外,還必須
滿足一個更為基本的條件,即分子鏈的構型是理想的,也就
是說,沿著整個鏈長一連串的基團應該重復排列。這個條件
在非聚合物材料中是不出現的。