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六、玻璃化转变温度 玻璃化转变是聚合物的一种普遍现象。即使是结晶聚合物,也难以形成100%的晶体,聚合物中总是有非结晶区存在,因此仍有玻璃化转变温度,聚合物发生玻璃化转变时，许多物理性能会发生急剧的变化，尤其是力学性能。当温度到达一定程度，一个坚硬的固体材料突然变成柔软的弹性体,完全改变了材料的使用性能。作为塑料使用的聚合物，当温度升高到发生玻璃化转变时,失去了塑料性能，变成了橡胶；而作为橡胶使用的材料，当温度降到发生玻璃化转变时，便丧失了它的高弹性，变成脆硬材料。所以，玻璃化转变温度（Tg）是塑料的最高使用温度，又是橡胶的最低使用温度。由此可见，玻璃化转变是聚合物的一个非常重要性质，研究玻璃化转变温度（Tg）对我们经纱上浆有着重要的理论和实践意义。 在恒定应力下，非晶高分子化合物随温度变化存在着三种力学状态：玻璃态、高弹态与粘流态。 玻璃态：非晶高分子化合物在很低温度下（如在4~150k之间），分子热运动能量很低，不能克服主链内旋转的势能，因此,不足以激发起链段的运动,链段处于被"冻结"的状态。当受到外力后，只有主链的键长和键角有较小的改变（但未达到使共价键遭到破坏的程度），且其形变量很小。当外力除去后，形变能立即回复。 高弹态：随着温度的升高，分子热运动能量增加，当达到某一温度时，分子热运动的能量已达到足以克服内旋转的势能。当聚合物受到外力拉伸时，分子链可以通过主链上的单键的内旋转和链段运动来改变构象，以适应外力的作用，这时分子链被拉直。外力解除后，被拉直的分子链又要通过内旋转和链段运动，回复到原来的卷曲状态。这种受力后发生较大形变，而且又能回复的力学性质称为高弹性。这时，具有高弹性的状态，称为高弹态。 粘流态：当温度继续升高时，聚合物分子不仅链段能够运动，而且整个分子链都能运动，或者说，不仅链段运动的松弛时间缩短，而且整个分子链移动的松弛时间也缩短。这时高分子化合物受到外力时，呈现出粘性流动，即整个分子与分子之间发生相对移动，与低分子的液体相似，这种流动形变是不可逆的，当外力解除后，形变不能回复。处于粘性流动状态时，称为粘流态。 随着温度升高,非晶高分子化合物由玻璃态向高弹态转变,这时的温度称为玻璃化转变温度Tg又简称为玻璃化温度。亦即是在一定外力作用下,链段开始运动时的温度。上浆工程中,浆料的Tg值有着重要意义。它与浆料的适宜上浆温度、浆膜机械性能及烘桶上的再粘现象等都有密切关系。分子间力越大，链节旋转越困难，链的柔顺性越小,则Tg越高。由表中可见,聚丙烯酸、聚氯乙烯及聚丙烯腈等分子中，含有极性强的基团,它们的分子间力较大,Tg就较高。若对聚丙烯酸进行酯化,生成聚丙烯酸甲酯或乙酯，在这些大分子中已不存在可形成氢键的羧基,其Tg就比聚丙烯酸低的多。 对浆料来说，Tg高的高分子化合物，在常温下其浆膜较脆硬，但机械强度高；Tg过低，虽然浆膜柔软，塑性好,然而,会带来再粘性问题。由Tg的定义可知,为有利于吸浆及粘附,上浆温度应在浆料的Tg之上；为使浆膜的强度与柔韧性都在适宜范围内，浆纱的温度宜与浆料的Tg相接近。 对共聚浆料来说，无规共聚物浆料的玻璃化温度可以近似地用下式表示： 1/Tg = W1/Tg1 + W2/Tg2+ W3/Tg3．．．．．．．．． （2-6） 式中：W1 、W2等为各个单体组分的重量百分率；Tg1 、Tg2等为相应均聚物的玻璃化温度（以K计）。 表5-1 某些高聚物的玻璃化温度Tg
七、浆料的高分子特征 织造工艺对经纱机械性能的要求是多方面的,要使经纱具有良好的织造性能,上浆是一个关键。根据上浆的目的与要求，用高分子化合物作为具有粘附性与成膜性的主体浆料是毫无疑义的。因为,一个材料既有高的粘附性，又有良好成膜性，非高分子化合物莫属。 高分子化合物的物理机械性能由其化学结构所决定。不同高分子化合物其性能固然不同,而同一化学组成的高分子化合物若其分子结构不同,也会显示不同的性能。结构因素对高分子化合物某些性能所导致的影响，可简略地示意于表5-2。 表5-2 影响聚合物物理—机械性能的结构因素
注：“+”正比关系；“-”反比关系；“？”关系尚不明确 综合分析表5-2,能满足上浆工艺要求的高分子化合物的结构应是具有良好柔顺性的、水溶性(含有一定量的极性基团)的长链形高分子化合物。
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