第五章 高聚物的物理性能.doc

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1、第五章高聚物的物理性能第一节高聚物的物理状态高聚物的聚集态结构，根据链结构的规整性和能否结晶可分为两类：结晶性高聚物（有规则排列）非结晶性高聚物（无规则排列）链段运动——使高聚物具有高弹性高聚物热运动具有两重性整个分子链运动——使高聚物象液体一样具有粘流性热-机械曲线——形变-温度曲线：表示高聚物材料在一定负荷下，形变大小与温度的关系曲线。按高聚物的结构可以分为：线型非晶高聚物形变-温度曲线结晶态高聚物形变-温度曲线其他类型的形变-温度曲线三种一、线型非晶态高聚物的物理状态1.形变-温度曲线形变（%）　　　　　　　　　A　　B　　　C　　　D　E　　　　　　　　TbTg

2、温度（℃）Tf　　　　　　　　　　Tb－脆化温度；Tg－玻璃化温度；Tf－粘流温度可分为五个区A区（玻璃态）：内部结构类似玻璃，大分子不能运动，链段也不能运动，在除去外力后，形变马上消失而恢复原状，可逆形变称为普弹性形变。C区（高弹态或橡胶态）：除了普弹形变外，主要发生了大分子的链段位移（取向）运动。但整个大分子间并未发生相对位移，形变也可以消除，所以是可逆的弹性形变。E区（粘流态或塑化态）：当施加负荷时，高聚物象粘性液体一样，发生分子粘性流动，大分子能运动，链段也能运动，形变不能自动全部消除，这种不可逆特性，称为可塑性。B区和D区：为过渡区。其性质介于前后两种状态之间

3、。玻璃态物理力学三态高弹态（是一般非晶态高聚物所共有的）粘流态2.非晶态高聚物三种物理状态的力学行为特征和形变机理状态力学行为特征形变机理应用玻璃态断裂伸长率<10%弹性模量大形变可逆（普通形变）键角、键长微改变链段微伸缩（在原来平衡位置上发生位移）塑料Tb

4、渐变化过程玻璃态高弹态粘流态4.注意问题1/Tg是大分子链段能运动的最低温度，高弹态的出现是链段运动的产物。2/Tg与柔性的关系：柔性大，Tg低，反之。刚性大，Tg高。3/Tg与Tf的使用价值Tg是塑料、纤维的最高使用温度Tf是橡胶的最低使用温度，也是高聚物成型加工温度。5.线型非晶态高聚物的物理力学状态与相对分子质量的关系04080120160温度（℃）123456789形变（%）不同相对分子质量的聚苯乙烯的热－机械曲线二、结晶态高聚物的物理状态晶态高聚物的形变-温度曲线1－一般相对分子质量2－相对分子质量很大1/结晶态高聚物按成型工艺条件的不同可以处于晶态和非晶态。

5、2/晶态高聚物的形变-温度曲线可以分为①一般相对分子质量结晶高聚物只有两态：在Tm以下处于晶态，这时与非晶态的的玻璃态相似，可以作塑料或纤维使用；在Tm以上时处于粘流态，可以进行成型加工。②相对分子质量很大高聚物有三种物理力学状态：温度在Tm以下时为玻璃态，温度在Tm与Tf之间时为高弹态，温度在Tf以上时为粘流态。这时可以进行成型加工，但由于高弹态一般不便成型加工，而且温度高了又容易分解，使成型产品的质量降低，为此，晶态高聚物的相对分子质量不宜太高。第二节各种特征温度与测定高聚物特征温度有：Tg、Tm、Tf、Td、Tb、Ts一、玻璃化温度玻璃化转变：玻璃态向高弹态的转变

6、，是高聚物的链段运动被冻结或解冻而引起的聚集态转变（不是热力学相变）转变特征：发生时，高聚物的物理性能如比热、比容、导热系数、弹性模量、折光指数、介点常数、强度等都发生变化，故可用此来间接测Tg。1.玻璃化温度的定义及应用定义：是高聚物链段运动开始发生（或被冻结）的温度，Tg表示。应用：是非晶高聚物作为塑料使用时的耐热温度（或最高使用温度）和作为橡胶使用的耐寒温度（或最低使用温度）。2.影响玻璃化温度的因素⑴大分子主链柔性的影响柔性↑，Tg↓⑵分子间作用力的影响分子间作用力的影响↑，则Tg↑。⑶相对分子质量的影响数学经验公式来表示：Tg＝Tg∞—K/Mn说明：Mn小时M

7、n↑，Tg↑Mn较大时，Tg变化不大，并趋于某一定值。⑷共聚的影响共聚物的玻璃化温度总是介于组成该共聚物的两个或若干个不同单体的均聚物玻璃化温度之间。接枝共聚物、嵌段共聚物和两种均聚物的共混物，一般都有两个或多个玻璃化温度值。⑸交联的影响当交联度不大时，Tg变化不大；当交联度增大时，Tg随之增大。⑹增塑剂的影响增塑作用：为便于成型加工或改进高聚物的某些物理力学性能，常常在高聚物中加入某些低分子物质，以降低高聚物的玻璃化温度和增加其流动。增塑剂：通常加入的低分子物质多数是沸点高，能与高聚物混溶的低分子液体物质。⑺外界条件的影响外力作用的时间