高分子材料的物理性能ppt课件.ppt

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1、3-4高分子材料的物理性能3-4-1热性能一、热导率——热扩散速率：对于非金属材料，扩散速率主要取决于邻近原子或分子的结合强度。⊕主价键结合：热扩散快→热导率大→热良导体；⊕次价键结合：导热性差，热导率小。12——聚合物的导热性⊕一般较差（因靠分子间力结合的）。⊕固体聚合物的热导率范围较窄（0.22W·m-1·K-1左右）。⊕结晶聚合物的热导率稍高，非晶聚合物的热导率随分子量增大而增大。⊕低分子的增塑剂的加入：会使热导率下降。3⊕温度：聚合物热导率随温度的变化有所波动，但波动范围一般不超过10％。⊕取向：引起热

2、导率的各向异性，沿取向方向热导率增大，横向减小→聚氯乙烯伸长300％时，轴向的热导率比横向的要大一倍多。⊕微孔聚合物：热导率非常低，一般为0.03W·m-1·K-1左右，随密度的下降而减小。⊕热导率大致是固体聚合物和发泡气体热导率的平均值。45二、比热容及热膨胀性——比热容：主要由高分子材料的化学结构决定，1-3kJ·K-1，比金属及无机材料的大；——热膨胀性：比金属及陶瓷大，4×10-5～3×10-4K-1。聚合物的膨胀系数随温度的提高而增大，但一般并非温度的线性函数。673-4-2电性能——概念：高分子材料

3、的电学性能是指在外加电场作用下材料所表现出来的介电性能、导电性能、电击穿性质以及与其他材料接触、摩擦时所引起的表面静电性质等。8一、电阻率和介电常数（一）概念——体积电阻率：聚合物的体积电阻率常随充电时间的延长而增加。因此，常规定采用1min的体积电阻率数值。在各种电工材料中，聚合物是电阻率非常高的绝缘体（图3-36）。——电介质：用来隔开电容器极板的物质；——介电常数：电容与极板间为真空时的电容之比，为无因次量，数值1-10之间。910——极化：在外电场作用下，分子中电荷分布的变化称为极化。——分子极化种类：

4、⊕电子极化⊕原子极化⊕取向极化：由永久偶极所产生，与温度有关；其所产生的偶极矩与绝对温度成反比；所需时间>10-9s。⊕界面极化：由于电荷在非均匀介质分界面上集聚而产生的；所需时间几分之一秒至几分钟乃至几个小时。又称变形极化或诱导极化所需时间很短，10-15～10-11s11——高分子材料的介电常数是以上几种因素所产生介电常数分量的总和。（二）相关数值——介电现象产生的原因：分子极化。——介电常数数值：非极性聚合物2左右；极性聚合物3-9（见表3-11）。12二、介电损耗（一）概念——介电损耗：电介质在交变电场

5、作用下，由于发热而消耗的能量。——产生原因：⊕因电介质中微量杂质而引起的漏导电流；⊕电介质在电场中发生极化取向时，由于极化取向与外加电场有相位差而产生的极化电流损耗——主要原因。13——介电松弛：即聚合物的介电损耗，与力学松弛原理上是一样的。介电松弛是在交变电场刺激下的极化响应，它决定于松弛时间与电场作用时间的相对值。——介电损耗峰：当电场频率与某种分子极化运动单元松弛时间的倒数接近或相等时，相位差最大，产生共振吸收峰即介电损耗峰。——介电谱：聚合物在不同温度下的介电损耗叫介电谱。14（二）影响因素⊕极性：极性

6、聚合物才有明显的介电损耗。⊕非晶态极性聚合物：介电谱上一般均出现两个介电损耗峰，分别记作α和β（见图3-37）。15α峰：相应于主链链段构象重排，它和Tg是对应的。β峰：相应于次级转变，对聚醋酸乙烯酯是柔性侧基的运动，对PVC相应于主链的局部松弛运动。16非极性聚合物：极性杂质常常是介电损耗的主要原因。非极性聚合物的tgδ一般小于10-4；极性聚合物：tgδ在10-1～5×10-3之间。17三、介电强度——电击穿：当电场强度超过某一临界值时，电介质就丧失其绝缘性能，这称为电击穿。——击穿电压：发生电击穿的电压。

7、——击穿电场强度：击穿电压与击穿处介质厚度之比，简称介电强度。——热击穿：在强电场下，因温度上升导致聚合物的热破坏而引起的击穿；其击穿电压要比固有击穿电压小。18——纯电击穿（固有击穿）：当电场强度增加到临界值时，撞击分子发生电离，使聚合物击穿，称为纯电击穿或固有击穿；此击穿过程极为迅速，击穿电压与温度无关。——聚合物介电强度：可达1000MV/m。——决定因素：上限是由共价键电离能所决定的。19四、静电现象——静电现象：两种物体互相接触和摩擦时会有电子的转移而使一个物体带正电，另一个带负电的现象。——聚合物静

8、电的产生：高电阻率使其有可能积累大量静电荷→例如聚丙烯腈纤维因摩擦可产生高达1500v的静电压。——规律：一般介电常数大的聚合物带正电，小的带负电，如——20——当上述序列中的两种物质进行相互摩擦时，总是左边的带正电，二者相距越远产生的电量越多。21——消除方法：⊕体积传导⊕表面传导：主要方法，目前工业上广泛采用的抗静电剂都是用以提高聚合物的表面导电性——抗静电剂：一般都具有表面活性的