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高分子链的缠结

/entanglement of polymer chains/
最后更新 2022-12-23
浏览 170
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链长达到一定尺寸的高分子链,其链运动因链与链间不能够相互穿越,而受到的其周围链的拓扑限制。

英文名称
entanglement of polymer chains
所属学科
材料科学与工程

高分子链的缠结只会在链长达到一定的尺度以后才会发生。对于很多柔性的高分子熔体而言,链越长,每条链占据的扩张体积内相互重叠的链越多。对于长度均一的柔性高分子,缠结通常发生在链扩张体积能容纳20条相互重叠链时。实验上,可通过黏度随分子量变化的标度关系来判断缠结的发生:通常非缠结的短链的高分子的黏度h和分子量满足的标度关系,而缠结的长链满足的标度关系。

高分子链的缠结会限制高分子链的运动,限制区域的尺度称为缠结尺度。P.-G.德热纳(Pierre-Gilles de Gennes,法国,1932~2007)等人提出,玻璃化转变温度以上,受缠结的高分子链从局部到整体的运动,大致经历了几个阶段。起初,高分子链进行局部的热运动,由于运动范围很小,链运动几乎不受周围链的空间限制,因而其运动方式与劳斯提出的简单的非受限珠簧链无异,称为劳斯运动。当链的热运动达到缠结尺度以后,链运动就受到了限制,从而无法继续像非受限珠簧链一样继续运动,而是沿着链的受限空间做往复运动,德热纳将这种往复运动定义为蠕动(reptation)。在这两个阶段之间,链的劳斯运动达到缠结尺度而无法继续,而蠕动模式又尚未实现,因而样品可表现类似于橡胶的平台模量。

  • RUBINSTEIN M, COLBY R H.Polymer Physics.New York:Oxford University Press,2003.

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