高聚物的性能与改性

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1、第五章高聚物的性能与改性§5－1高聚物的弹性§5－2高聚物的力学性能§5－3高聚物的摩擦磨损性能§5－4高聚物的热性能§5－5高聚物的化学稳定性§5－6高聚物的老化性§5－7高聚物的改性§5－1高聚物的弹性一、普通形变，与金属等相似二、高弹形变，高聚物的特性三、影响因素：1、分子链柔性越好，高弹形变量越大2、聚集状态结晶～无高弹无定型＋柔性～有高弹3、交联无交联，高弹态，在外力作用下发生链间位移，产生永久塑性变形，称为冷流现象.适度交联（橡胶硫化）1)防止冷流2)链段可运动高弹态，无粘流态过度交联：硬

2、度、脆性提高，塑性、弹性降低4、分子量增大1、准交联～物理交联2、粘流温度提高，高弹态范围扩大四、粘弹态1、高聚物的粘弹性应力应变非瞬时达到平衡，应变滞后于应力说明高聚物兼具粘性（形变不可逆）、弹性（形变可逆），称为粘弹性。2、粘弹性的表现形式⑴静态表现——蠕变，应力松弛①蠕变：外力保持不变，形变随时间不断增大原因：聚合物刚受外力，链段运动缓慢，材料内存在应力。外力长期作用，通过链段的运动，由原来的卷曲、缠结状态变为较伸直的状态。②应力松弛：保持形变一定，应力逐渐衰减。不利：密封泄漏有利：内应力释放原

3、因：受力后分子链伸长，但仍互相缠结，产生一定拉应力。随时间的延续，链段缓慢运动，调整构象，趋向于较自然卷曲的稳定状态，应力衰减。③影响因素⒈结构：分子间力增大，柔性下降蠕变、应力松弛下降⒉外力增大，温度提高易发生蠕变及应力松弛极端情况反而下降适当的外力，略高于Tg的温度，蠕变明显⒊添加剂填充材料，增强材料（玻璃纤维等）降低蠕变，应力松弛增塑剂，降低分子间力增加蠕变影响因素：⒈化学结构：柔性比刚性易滞后。⒉外力作用频率：非常低与非常高，滞后均不明显。适当频率，频率与松弛时间接近时，滞后明显。⒊温度：非常

4、高与非常低时，滞后不明显。在Tg附近，滞后明显。⑵动态表现～滞后与内耗①滞后：交变应力作用下，应变滞后于应力原因：分子间内摩擦②内耗外力输入能量聚合物对外做功内耗εσ交变应力作用下，由于滞后现象，因分子内摩擦，一部分能量以热的形势散失。吸音防震：内耗要求高橡胶轮胎：内耗加剧老化§5－2高聚物的力学性能一、应力～应变曲线①E高，抗拉强度大，应变很小。硬脆型～聚苯乙烯、酚醛树脂硬玻璃态T

5、强度大，韧。强韧型～PC，ABS，PA④E低，抗拉强度小，软弱型～未硫化橡胶⑤E低，应变小，强度大于④。柔韧型～适度硫化橡胶、低密度聚乙烯，增塑PVC①硬脆T1

6、条件下，分子量尽可能小。分子量分布宽，低分子达10％～15％聚合物机械强度降低。⑵高分子链结构主价力越高，机械强度越高次价力越高，机械强度越高分子链柔性越好，韧性越好，通常耐冲击εσω3ω2ω1⑶交联、取向、结晶对机械性能交联适度交联过度交联取向：取向方向机械性能强化结晶：结晶度提高，强度提高，过高显脆晶粒越大，强度韧性越差⑷聚合物内部添加剂增塑剂提高塑性韧性增强剂～填料增大体积，降低成本提高强度、硬度粒状纤维状增韧剂﹡橡胶增韧改性：经典机理——橡胶粒子分散在基体中，形变时，变成应力集中体，促使周围基

7、体发生脆-韧转变和屈服。屈服形式银纹:是垂直应力作用下发生的，方向多与应力方向垂直。剪切屈服带：是剪切应力作用下发生的屈服，方向与应力成45℃或135℃角。﹡非弹性体增韧改性：机理不要求，了解现象。韧性基体中加刚性粒子，获得强度韧性的同时改善。P152,表4-8两种增韧方法比较§5－3高聚物的摩擦磨损性能一、摩擦现象与摩擦系数两表面间接触，固体间相对运动。二、聚合物与金属间摩擦系数0.2～0.4利用低摩擦聚四氟乙烯＋聚甲醛（不耐磨）黏着磨损，磨粒磨损轮胎、鞋底——希摩擦系数大；轴承、滑雪板——希摩擦系

8、数小；§5－4高聚物的热性能物理：软化→熔化化学：交联、降解、分解一、耐热性高聚物耐热较差，远不如金属、陶瓷1、高聚物耐热性表征根据高聚物受热变化的临界温度⑴线形～软化—熔融—分解高聚物受热发生变化⑵体型适度交联～软化—分解过度交联～分解工程上：马丁耐热温度；维卡耐热温度等。⑴马丁耐热温度5MPaA120×15×10加热A端下降6mm，或断裂得马丁耐热温度⑵维卡耐热温度5公斤针尖1mm2加热使针尖深入1mm对应的温度为维卡耐热温度理论上：线形软化温度晶态