非晶聚苯乙烯和Pd40Ni10Cu30P20玻璃化转变中比热变化的机理和定量研究

摘要

cqvip:玻璃化转变的本质是现代凝聚态物理中最有趣的问题之一.有理论认为高分子玻璃化转变的本质是:当主链原子的扩散运动概率P小于e-2e3时,必有比例不小于1+2e3/ln P的主链原子扩散运动被冻结.以该理论的模量温度公式拟合文献的聚苯乙烯模量温度曲线,得到聚苯乙烯的自由体积膨胀系数值在(0.00045,0.00052)之间.以此理论为基础推导得到了玻璃化转变中的比热温度公式:玻璃化转变中的材料是橡胶和玻璃的混合物,其中橡胶的比例是自由体积分数的链段中主链原子数次方,总比热等于两组分各自的比热和比例之积的和.用聚苯乙烯检验了该比热温度公式,将计算得到的聚苯乙烯自由体积膨胀系数代入比热温度公式,不需拟合任何参数公式就能够精准地定量描述聚苯乙烯玻璃化转变中的比热温度关系.据分析,聚苯乙烯的玻璃化转变过程是主链原子的扩散运动被激活或者被冻结的过程,这和非晶合金相关研究结论一致.以主链原子为摩尔计量单元时,聚苯乙烯转变中的比热变化为1.61R(R为气体常数),这和非晶合金玻璃化转变中比热变化约为1.5R的规律一致.这些一致的结论预示非晶合金的玻璃化转变和聚苯乙烯的玻璃化转变具有相同的本质,以此出发,提出并证明了非晶合金Pd40Ni10Cu30P20和聚苯乙烯的比热温度公式是一致的.