非结晶的塑料和橡胶等高分子材料，能看成粘度非常大的液体吗？如果可以，这粘度估计有多高？

这个问题很有意思，涉及到高分子材料的宏观性质与微观结构之间的联系。简单来说，答案是肯定的，非结晶的塑料和橡胶在很多情况下，确实可以被看作是粘度极高的液体。只不过，这个“液体”的含义跟我们日常认知的水或者油不太一样。

为什么可以看作粘度很大的液体？

要理解这一点，我们需要先明白什么是非结晶高分子材料，以及“粘度”的含义。

非结晶高分子材料（无定形材料）：与结晶性材料（如聚乙烯、尼龙）不同，非结晶高分子材料的分子链在宏观上没有形成规则排列的晶体结构。它们的分子链是缠绕在一起的，形成一种无序的、随机的网状结构。想象一下一锅煮得非常乱的意大利面，每根面条都扭曲、缠绕，这就是非结晶高分子材料内部的景象。
粘度：粘度是衡量流体抵抗剪切或流动能力的物理量。当流体受到外力作用而发生流动时，流体内部的分子会发生相对滑动。粘度越高，分子间的“内摩擦”就越大，抵抗流动的能力就越强，流动就越慢。

现在，把这两者结合起来看。非结晶高分子材料的分子链非常长，而且在三维空间中相互缠绕。即使在常温下，这些长链分子也不是完全静止的。它们会发生缓慢的“链段运动”，就像我们想象的意大利面条在锅里慢慢地蠕动一样。

当给这些材料施加一个外力时（比如拉伸、挤压），这些长链分子就会尝试去适应这个外力，发生滑移和重排。然而，由于分子链之间的强烈缠绕和分子间作用力（范德华力等），这种滑移和重排变得极其困难和缓慢。就好像你试图从一堆缠绕在一起的绳子中间抽出一根来，它会卡的非常紧。

这种“抵抗流动”的能力，就是我们所说的粘度。由于高分子链的长度和缠绕的复杂性，它们的粘度比我们常见的液体（水、油、蜂蜜）要大得多得多。

所以，如果把它们看成液体，这粘度估计有多高？

这里就需要一些更具体的数值来感受一下了。高分子的粘度很大程度上取决于温度和分子量。

温度的影响：对于大多数非结晶高分子，当温度升高时，分子的动能增加，链段的运动更容易，粘度会显著下降。反之，温度降低，粘度会急剧上升。
分子量的影响：分子量越大，分子链越长，缠绕越紧密，粘度也越高。

我们通常讨论高分子熔体的粘度，因为在熔融状态下，它们最容易表现出流动的特性。

普通液体的粘度：水的粘度大约在 1 毫帕·秒（mPa·s）左右（在室温下）。蜂蜜的粘度则会高一些，可能在几千到几万毫帕·秒。
高分子熔体的粘度：
低分子量聚合物熔体：在熔融状态下，一些分子量较低的聚合物，比如某些蜡或低分子量聚乙烯，在加工温度下（比如 150200°C），粘度可能在 几百到几千帕·秒（Pa·s） 的量级。请注意，这里单位已经从毫帕·秒跳到了帕·秒，一个帕·秒就等于 1000 毫帕·秒。
常规塑料熔体：像聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）等在加工温度下的熔体粘度，通常在 几千到几十万帕·秒 的量级。
橡胶（在加工温度或高弹态）：未经硫化的生橡胶，其粘度比塑料熔体还要高，特别是在未硫化时。如果考虑它们的“高弹态”，即使在受力时能够变形，但恢复缓慢，也可以看作是一种极端粘滞的流体行为。其粘度可能在 数百万到数亿帕·秒 甚至更高。
玻璃态转变温度（Tg）附近：当温度低于玻璃态转变温度（Tg）时，非结晶高分子会从橡胶态或熔融态转变为坚硬的玻璃态。在这个转变区域，材料的粘度急剧增加，从非常高的液体粘度跃升到几乎无法流动的固体状态。

所以，我们来做一个类比：

如果水的粘度是 1 毫帕·秒，那么：

蜂蜜的粘度可能是 10,000 毫帕·秒（10 Pa·s）。
一个低分子量的塑料熔体，其粘度可能是 1,000,000 毫帕·秒（1000 Pa·s）。
一个普通塑料熔体，其粘度可能是 10,000,000,000 毫帕·秒（10,000 Pa·s）。
橡胶在某个状态下的粘度，可能要达到 1,000,000,000,000,000 毫帕·秒（10^15 Pa·s） 的级别，甚至更高。

这个数字有多夸张呢？一秒钟，你用力推动一立方米的油，如果它的粘度是 1 Pa·s，需要 1 焦耳的能量。如果粘度是 1,000,000,000,000,000 Pa·s，你可能需要消耗太阳能电池板好几年的能量才能让它流动一毫米，而且这个过程可能需要数百年才能完成。

需要注意的几点：

1. 剪切稀化：很多高分子材料在流动时，并不像牛顿流体那样粘度恒定。当剪切速率增加时，分子链会沿着流动方向排列，缠绕程度降低，导致粘度下降，这种现象叫做剪切稀化。所以，我们谈论的高分子粘度通常是在特定的剪切速率下测得的。
2. 玻璃态转变：前面提到，非结晶高分子在低于Tg时是玻璃态，这时候它们表现出的是固体特性，粘度可以认为是无穷大。我们谈论其液体行为，是在其Tg以上，特别是熔融状态下。
3. 弹性：高分子材料在流动时，除了粘滞性（粘度），还表现出弹性。这意味着当外力去除后，它们会有一定的恢复能力。这与完全服从粘性流动的牛顿液体不同。因此，说它们是“粘度非常大的液体”，更准确地说，它们是粘弹性流体。

总而言之，非结晶的塑料和橡胶，由于其极长的分子链和复杂的缠绕结构，确实可以被视为粘度极高的液体（更准确地说是粘弹性流体）。它们的粘度从加工温度下的几千帕·秒到橡胶态的数百万甚至更高，远超我们日常所见的液体，因此它们需要特殊的加工设备和技术才能被塑形和利用。

网友意见

我看到 @孙尉翔 以流变学的角度思考这个问题，让我大开眼界。

但这里我要来用“序参量”的角度来分析一下。

在研究相变的人眼里，不同的相（phase）可以用某种实验观测量来定义。对凝聚态系统，这个量可以是热容、密度等，称为序参量（order parameter）。在温度发生变化时，达到平衡态的系统的序参量发生跳变，就称之为发生了相变。所以我们可以看到液-液相变、固-液相变、固-固相变等。我们感兴趣的是特定的“相”而不是“液体”、“固体”等称呼。（在凝聚态物理学家如 @浅斟低唱 等看来气体和液体也是同一个相。实际上历史上对液体的描述有两种思路：一种是把液体看成是破损的晶体，另一种思路是把液体看成是稠密的气体。但是别忘了，简单根据van der Waals方程，就能得到气-液相变：

一级相变的简单理论，还是能区分气相和液相的。）

（在这个工作里，我找到两个不同的顺电相，肉眼无法分辨其结构，只在做了主成分分析（PCA）之后能清楚看到两个聚类，即两个不同的运动模式）

对于高分子、玻璃等系统来说，情况较为复杂，据我所知，玻璃从流动性大到装在窗子上，并没有一个发生跳变的物理量，即不存在序参量。我上个月摔伤了脚踝，工友用热塑性塑料给我做了个模具固定我的脚，那个塑料片也是常温下为非常硬的“固体”，加热到90摄氏度就具有流动性，变成类似面皮的可塑性流体，烀在我的脚上，再浇上凉水，冷却下来就成了我的脚的形状，别人还用不了，具有预防他人盗用、预防与人共用传播脚气的功效。上述两种情况，在我看来，可以理解为密度随温度连续变化，流动性减弱至几乎消失，但是作为整体的热力学性质没有发生跳变。

隔壁 @John Hexa 用拓扑学分析的回答也是如此，用拓扑学中的某些指标来分类，也可以把我们做相变的人眼中“相同”的东西分类成“不同”，vice versa。

综上所述，我的中心思想是，“固体”、“液体”的定义具有模糊性，具体问题中的分辨要看定义。如果以序参量定义的话，气体、液体、固体在序参量-温度图上有明显的不同，但生活中看来可能具有相似性。如果以“流动性”，如原子在系统中的迁移速率做判断，估计会得到接近生活经验的判断结果。但是长时间来看，没有任何系统会“永久”存在。

这里我推荐有兴趣的读者读一读“模糊数学”。因为“固体”“液体”的区分具有一定模糊性，在我看来，一定程度上类似下述问题：一个人的身高多少算高个子？一米八算高了，1.799999 m就是“矮个子”吗？显然，在“高个子”和“矮个子”之间，具有一个模糊地带，无法截然区分。“模糊数学”可能会提供我们一个思考这类问题的视角。

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