F方程(Williams-Landel-Ferry方程)主要用于描述非晶态聚合物或其他玻璃化转变材料在玻璃化转变温度(Tg)附近区域的黏弹性行为(尤其是黏度、松弛时刻等)随温度的变化。
strong>核心适用温度范围被认为是:
玻璃化转变温度(Tg)以上:
LF方程描述的是材料处于橡胶态(高弹态) 时的行为。在玻璃化转变温度(Tg)下面内容,材料处于玻璃态,其分子运动被冻结,黏弹行为遵循不同的规律(如 Arrhenius 方程更适合描述玻璃态下的次级松弛)。
strong>WLF方程只适用于温度高于Tg的情况。这是最基本的前提。
上限温度(Tg + 100°C 左右):
LF方程的经验常数(特别是当参考温度T取Tg时,C≈17.44, C≈51.6 K)是在研究多种聚合物在Tg到Tg+100°C范围内的黏弹行为时得出的最佳平均值。
这个温度区间(Tg 到 Tg + 100°C),材料的黏弹行为(如零剪切黏度η、特征松弛时刻τ)随温度的变化符合WLF方程的预测(即log(a) vs (T
strong>超出Tg + 100°C太多(例如接近材料流动温度或分解温度):
料的分子运动模式可能与Tg附近不同。
能会发生显著的化学降解或交联反应。
料可能更接近粘性流动,其温度依赖性可能逐渐偏离WLF方程而趋近Arrhenius行为(活化能变为常数)。
遍认为WLF方程最可靠的应用范围上限大约是Tg + 100°C。
trong>拓展资料关键点:
strong>下限: 必须高于玻璃化转变温度 Tg。
strong>上限: 经验上通常认为是 Tg + 100°C 左右。这是WLF标准常数(适用于T = Tg)的有效范围。
strong>核心区域: Tg 到 Tg + 100°C 这个区间是WLF方程最经典、适用性最好的温度范围,用于描述橡胶态高聚物的黏弹行为(如黏度、松弛时刻、模量频率移动因子)随温度的变化。
trong>重要提示:
参考温度的选择: WLF方程中的常数C和C依赖于选择的参考温度T。如果选择的T不是Tg(例如T = Tg + 50°C),那么方程仍然有效,但常数C和C的值会改变。方程适用的温度范围中心会相应地移动到T附近(大致是T
材料的依赖性: 虽然标准常数给出了一个普适的近似范围,但不同材料体系(尤其是非聚合物体系或独特高分子)的最佳适用温度范围可能存在差异。对于特定材料,需要通过实验数据拟合来确定WLF常数和验证其在预期温度范围内的适用性。
描述对象: WLF方程主要描述的是与玻璃化转变相关的主松弛经过的温度依赖性(即α松弛)。对于更高温度下的流动经过或Tg下面内容的次级松弛(β, γ等),其温度依赖性通常更适合用Arrhenius方程描述。
trong>WLF方程最经典和可靠的适用温度范围是非晶聚合物处于橡胶态(高弹态)的区间,即高于其玻璃化转变温度Tg,且上限通常不超过Tg + 100°C左右。
