自由流動溫度：流動溫度是非晶態高分子聚合物整條分子鏈開始運動的溫度，是高分子聚合物成型加工的最低溫度。
基本介紹
- 中文名：自由流動溫度
- 外文名：The free flow of temperature
用途,表征方法及原理,
用途
一般而言，高分子聚合物的流動溫度越高，其成型加工性能越差。因此，流動溫度是高分子聚合物的主要加工工藝參數之一。由於同種高分子聚合物的分子量通常具有較大的分布特性，因此高分子聚合物的流動溫度一般沒有唯一的數值，而是對應於一個較寬的溫度區域。例如，天然橡膠的流動溫度為120ºC~160ºC，聚氯乙烯為165ºC~190ºC。
表征方法及原理
1影響高分子聚合物流動溫度的因素1.1分子量相對分子質量較低時高分子聚合物的分子只有一種運動單元。此時，玻璃化轉變溫度Tg與流動溫度Tf重合。當相對分子質量超過某一值後，高分子聚合物表現出高彈態。此時，Tg與分子質量無關，但Tf隨相對分子質量的增加而上升，其原因在於玻璃化轉變溫度對應的是分子的鏈段運動，而流動溫度對應的則是分子的整體運動。分子的質量越大分子整鏈運動越困難，由此導致流動溫度的增大。分子量對高分子聚合物流動溫度的影響具有重要的使用價值。例如，對於橡膠而言，套用上要求它應該具有寬廣的高彈溫度區域；而實際上作為橡膠的高分子聚合物的相對分子量一般可以達到幾十萬到幾百萬。相反，用作塑膠的高分子聚合物則因為成型的緣故要求具有較低的加工溫度；因此通常在不影響使用性能的情況下，儘量降低高分子聚合物的相對分子量。
1.2分子鏈的柔性分子鏈的柔性越大，分子分段運動所需要的空間（空穴）越小，流動活化能也越低。由分子熱動力學可知，對應的流動溫度也較低。較為剛性的高分子聚合物一般擁有較高的流動溫度，如聚苯烯的流動溫度在112ºC~146ºC，剛性更大的聚碳酸脂的為220ºC~230ºC。剛性更大的高分子聚合物，如纖維素實際上是不能流動的。
1.3分子間的作用力分子間的作用力將阻礙分子鏈段的自由運動。因此較大的分子間作用力導致較高的高分子聚合物熱轉變溫度。有些高分子聚合物，如聚丙烯晴的流動溫度高於其分解溫度。
1.4外力外力會部分抵消高分子鏈段的無序熱運動，促進分子鏈在外力作用方向上的分段運動。可見，增大外力會降低高分子聚合物的流動溫度。這一因素具有實在的套用價值。比如說對剛性的聚碳酸脂，聚碸，通常採用很大的注射壓力以降低它們的流動溫度，使之能夠成型。冷壓成型實際上也是這一原理的套用。
2.高分子聚合物流動溫度的測量方法2.1溫度-形變儀在溫度-形變儀中，對被測高分子聚合物樣品施加一定的載荷，以恆定的升溫速度對樣品加溫，測量不同的溫度下樣品的變形值。以試樣的變形值為縱坐標，相應溫度值為橫坐標作圖，即可得到聚合物的變形-溫度曲線。當溫度從低到高變化時，變形-溫度曲線的第一拐點所對應的溫度值，是高分子聚合物的玻璃化溫度，Tg；曲線第二拐點所對應的溫度值是流動溫度，Tf。在玻璃化溫度Tg和流動溫度Tf之間，高分子聚合物處於高彈態，溫度超過流動溫度Tf後，高分子聚合物處於粘流態。需要指出的是結晶聚合物，交聯聚合物的變形-溫度曲線在形狀上與非晶聚合物的曲線存在顯著的差異。
