Einfluß der thermischen vorgeschichte auf die eigenschaften von polyvinylchlorid
Einfluß der thermischen vorgeschichte auf die eigenschaften von polyvinylchlorid
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聚氯乙烯
DOI:
10.1002/macp.1969.021270101
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发表时间:
1969
影响因子:
2.5
通讯作者:
Von K.
中科院分区:
文献类型:
--
作者:
Von K.
Der Einflus einer Temperung auf den Zustand von technischem Polyvinylchlorid wird zunachst durch kalorimetrische Messungen untersucht. Eine Temperung unterhalb der Glastemperatur fuhrt infolge von Enthalpie-Relaxation zu Zustandsanderungen, die nicht eine Erhohung der Ordnung der amorphen Bereiche im Sinne zunehmender Kristallinitat bedeuten, sondern durch eine Verringerung der Leerstellen-Konzentration bedingt sind. Die Enthalpie-Relaxation ausert sich bei kalorimetrischen Untersuchungen darin, das je nach dem Verhaltnis von Aufheiz- und Abkuhlgeschwindigkeit der cp-Stufe bei der Glastemperatur ein endothermes Maximum („Uberhitzungs-Maximum”) unmittelbar uberlagert ist oder das bei scharf abgeschreckten Proben am unteren Ende des Glasubergangs-Bereiches der Stufe ein Maximum oder Minimum vorgelagert ist. Die Uberhitzungsenthalpie, die ein quantitatives Mas fur die bei der Temperung abgelaufenen Zustandsanderungen ist, ist stark von der angewandten Aufheizgeschwindigkeit abhangig. Der Glas-Ubergang beginnt bei um so tieferen Temperaturen, je scharfer Polyvinylchlorid von oberhalb der Glastemperatur abgeschreckt wird. Den gleichen Befund erhalt man aus dynamisch-mechanischen Untersuchungen.
Das untersuchte Polyvinylchlorid ist partiell kristallin. Die beim langsamen Abkuhlen aus der Schmelze gebildeten Kristalle schmelzen beim Aufheizen im Temperaturbereich zwischen 115 und 205°C. Die Schmelzwarme betragt ca. 2 cal/g. Durch scharfes Abschrecken last sich die Kristallinitat verringern. Beim nachfolgenden Aufheizen findet in diesem Fall eine Nachkristallisation statt. Eine nachtragliche Temperung oberhalb der Glastemperatur fuhrt auch bei langsam aus der Schmelze kristallisiertem Polyvinylchlorid zu einer Nachkristallisation. Die bei dieser Nachkristallisation gebildeten Kristalle ergeben beim Aufheizen ein endothermes Schmelzmaximum, dessen Flache (Schmelzwarme) von der Heizgeschwindigkeit unabhangig ist und das immer oberhalb der Glastemperatur-Stufe, und zwar ca. 25°C oberhalb der jeweiligen Tempertemperatur (Temperzeit 1–2 Stdn.), liegt. Es steht in keinem ursachlichen Zusammenhang mit dem durch Temperung unterhalb der Glastemperatur hervorgerufenen Uberhitzungs-Maximum.
Die Diffusion von Flussigkeiten und die Permeation von Gasen hangen stark von der thermischen Vorgeschichte ab. Durch Temperung sowohl oberhalb als auch unterhalb der Glastemperatur steigt die im Zugversuch ermittelte Streck-Spannung an, und die Bruchdehnung fallt stark ab. Die oberhalb und unterhalb der Glastemperatur erzielten Veranderungen beruhen jedoch auf zwei verschiedenen Ursachen.
The influence of annealing upon the physical state of polyvinylchloride is investigated by calorimetric measurements. As a consequence of enthalpy relaxation an annealing below the glass transition temperature results in changes of state, which can not be interpreted by an increase of crystallinity or order, but by a decrease of the hole concentration of the amorphous regions. Depending upon the relation between heating and cooling rate either an endothermal peak („super-heating peak”) is superimposed on the cp-step at the glass transition temperature, or a peak or minimum is found below Tg. The super-heating enthalpy, which quantitatively measures the changes of state during annealing strongly depends on the heating rate. With increasing quenching rate the beginning of the glass transition range is shifted to lower temperature. The same result is obtained by dynamic mechanical measurements.
The polyvinylchloride samples are partially crystalline. The crystals, grown during cooling, melt within a broad temperature range between 115 and 205°C. The heat of fusion is about 2 cal/g. By sharp quenching the crystallinity is reduced. An exothermal crystallisation process is observed if the quenched samples are re-heated in the calorimeter. During annealing even the slowly cooled samples undergo a further crystallization, if the annealing is performed above the glass transition temperature. The melting of the crystals grown during annealing yields an endothermal melting peak above Tg and that about 25°C above the annealing temperature. The corresponding heat of fusion is independent of heating rate. There is no fundamental relation between the super-heating peaks and these melting peaks.
The diffusion of liquids and the permeation of gases are found t o be strongly dependent on thermal history. The relations between thermal history and the ultimate properties are discussed. Annealing above and below the glass transition results in increasing tensile yield strength and strongly decreasing ultimate elongation. The changes above and below Tg are due to different mechanisms.