玻璃化温度（Tg）

三态与两个转变

聚合物（纤维）随温度变化呈现三种力学状态：

玻璃态（T < Tg）：分子链段被"冻结"，只能做微小的键长键角振动 → 纤维硬、脆、形变小（像玻璃）。此时纤维的模量高、伸长小。

高弹态（Tg < T < Tm，仅非晶区）：链段可以协同运动（但分子链整体不能移动）→ 纤维变软、可以大变形（像橡胶）。此时可以拉伸、定型、染色（染料扩散进入）。

粘流态（T > Tm，结晶区熔融）：分子链整体可以滑动 → 聚合物熔融（熔融纺丝、热熔粘合、纤维熔化）。

两个转变温度：

—— Tg（玻璃化温度）：玻璃态 ↔ 高弹态。

—— Tm（熔点）：高弹态 ↔ 粘流态（仅结晶聚合物有；非晶聚合物如腈纶、PVC 无明确熔点，只有流动温度 Tf）。

Tg 对印染加工的指导意义

• 染色温度必须 > Tg：染料要扩散进入纤维，需要链段运动产生"瞬时空隙"→ Tg 以下是染不进去的（染色极慢）。
• —— 涤纶 Tg 70～80 ℃ → 需 130 ℃ 高温高压染色（远高于 Tg，才有足够快的扩散速率）。
• —— 锦纶 Tg 45～50 ℃ → 100 ℃ 沸染即可（这也是锦纶易染的原因）。
• —— 腈纶 Tg 85～105 ℃ → 需 100 ℃ 以上（腈纶染色在 98～105 ℃）。
• 热定型温度必须 > Tg（且高于后续加工温度）：定型是在 Tg 以上让链段重排、消除内应力 → 定型温度必须足够高才有效。
• —— 涤纶定型 180～200 ℃（远高于 Tg 80 ℃）。
• —— 但定型温度必须 < Tm（260 ℃），否则纤维熔融。
• 熨烫温度：接近或略高于 Tg（让链段运动、折痕被"烫平"），但必须 < Tm。
• —— 涤纶熨烫 140～160 ℃；锦纶 120～150 ℃；腈纶 110～130 ℃（熨烫温度低是因 Tm/Tf 低）。
• 使用温度：应低于 Tg（否则纤维会软塌、变形）—— 这也是"涤纶织物不能长时间高温"的原因。

为什么吸湿会降低 Tg

• 水分子进入纤维的无定形区，插入分子链之间 → 削弱链间作用力（氢键、范德华力）→ 相当于加入了"增塑剂" → 链段更容易运动 → Tg 下降。
• 典型例子：
• —— 羊毛干态 Tg 约 60 ℃，湿态（饱和吸湿）可降到接近 0 ℃ 以下 → 这就是"羊毛湿了更容易变形、更容易毡缩"的原因。
• —— 锦纶 6 干态 Tg 约 50 ℃，湿态可降到 20 ℃ 以下 → 锦纶织物湿态更容易变形、更不耐折皱。
• —— 涤纶吸湿极少（0.4%）→ Tg 几乎不受湿度影响（这是涤纶尺寸稳定的优势之一）。
• 实践意义：湿热加工（如蒸汽定型）比干热加工更有效（因为水降低了 Tg，使链段在更低的温度下就能运动）→ 节能且定型更充分。
• 这也是"给湿 + 加热 = 定型"这一原理的化学基础（汽蒸定型、蒸汽熨烫比干熨更有效）。

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