高分子物理 第5章 分子运动及结构转变ppt课件.ppt

《高分子物理 第5章 分子运动及结构转变ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、远程结构分子运动性能结构凝聚态结构近程结构（Thetransitionandrelaxationofpolymer）决定了宏观表现为高分子物理研究的核心内容聚合物的分子运动及转变橡胶：常温下具有很好的弹性塑料：室温下坚硬的固体在不同温度下呈现不同力学状态、热转变和松弛尽管结构无变化，但对于不同温度或外力，分子运动是不同的，物理性质也不同低温下失去弹性高温下变软讨论分子热运动的意义：链结构不同的聚合物链结构相同而凝聚态结构不同链结构和聚集态结构都相同可有不同的宏观物性可有不同的宏观物性可有不同的宏观物性分子运

2、动聚合物分子运动的特点玻璃化转变结晶过程（结晶动力学）熔化过程（结晶热力学）聚合物分子的热运动运动单元的多重性4、高分子链的整体运动如熔体的流动。2、链段的运动（链不动，链段的蜷曲与伸展如结晶与熔融，橡胶的拉伸与回缩）。1、链节，支链，侧基的运动。比链段短，（CH2)n4

3、作用下，聚合物从一种平衡状态通过分子运动到达另外一种与外界条件相适应的新平衡态所需要的时间。各种运动单元的运动需要克服内摩擦阻力，不可能瞬时完成。例：橡皮的拉伸t图1拉伸橡皮的回缩曲线这一过程称为松弛过程低分子，=10-8~10-10s,“瞬时过程”高分子，=10-1~10+4s,“松弛过程”外力作用下橡胶长度的增量除去外力后t时间橡胶长度的增量观察时间松弛时间的宏观意义：当橡皮为初始长度的时所需要的时间，取决于材料固有的性质及温度和外力的大小聚合物的分子量具有多分散性，运动单元具有多重性，所以实际的松

4、弛时间不是单一的值，在一定的范围内可以认为松弛时间具有一个连续的分布，称为松弛时间谱（relaxationspectrum）。（即不同的运动单元有不同的松弛时间，而同一个运动单元其松弛时间又是温度的函数）松弛时间的物理意义：它的大小反映了对指定的体系（运动单元）在给定的外力、温度、和观察时间标尺下，从一种平衡态过渡到另一种平衡态的快慢，即松弛过程的快慢温度的依赖性温度对高分子运动的作用使运动单元活化使聚合物体积膨胀（T升高，分子运动能增加，当克服位垒后，运动单元处于活化状态。）（加大了分子间的自由空间）随

5、T升高，加快松弛过程，或者，缩短由上式可看出，若T低，运动单元的长在较长的时间内观察到松弛现象若T高，运动单元的短在较短的时间内观察到松弛现象松弛时间与温度的关系式中为常数，ΔE为松弛过程的活化能，R为气体常数，T为绝对温度。时间与温度影响的等效性时温等效原理为科研和实际生产中快速预测高聚物材料的松弛行为提供了重要的理论依据。高分子运动的动力学特性弹性弹性是指物体在外力作用下发生形变，当外力撤消后能恢复原来大小和形状的性质。粘性形变不仅随时间的改变而变化，而且这种形变是永久形变，不可恢复粘弹性高分子材

6、料在实现分子运动的过程中，往往展示出兼具弹性和粘性的属性，称为粘弹性热形变曲线（热机械曲线）：对聚合物样品，施加一个恒定外力，得到的形变与温度的关系曲线聚合物的热运动和力学状态结构不同的高聚物ε-T曲线的形式不同线型无定形态高聚物的温度形变曲线结晶高聚物的温度形变曲线交联高聚物的温度形变曲线主要介绍力学状态——高聚物的力学性能随温度变化的特征状态A玻璃态C粘流态B高弹态温度形变图5-3非晶态聚合物的温度形变曲线无定形聚合物玻璃化转变区域粘流转变区域热机械曲线结晶度40％以后，微晶体彼此衔接，形成贯

7、穿整个材料的结晶相，此时结晶相承受的应力大于非晶相，材料变硬，宏观上不再表现明显的玻璃化转变。结晶高聚物的晶区熔融后是否进入粘流态要由分子量来决定，分子量不大，非晶区的Tf低于熔点Tm，那么熔融后进入粘流态，相反分子量大使粘流温度高于熔点，晶区熔融后将出现高弹态。图5结晶态聚合物的温度形变曲线（3）高度交联物：（1）轻度交联物：（2）随交联度增高，Tg升高，三、交联聚合物的ε-T曲线图6玻璃化温度以下，小尺寸的运动单元仍能运动，自然，随着温度的升降，这些小尺寸运动单元同样也要发生从被冻结到运动或从运动到被

8、冻结的变化过程，这些过程当然也是弛豫过程，通常称为聚合物的次级弛豫过程次级驰豫与聚合物的玻璃化转变链解冻与聚合物的玻璃化转变玻璃化转变的定义、意义转变的现象及本质玻璃化温度Tg的测定影响Tg的因素次级转变及意义非结晶聚合物从玻璃态向高弹态的转变（形成玻璃态的能力不仅限于非晶的聚合物，任何冷却到熔点以下而不生成结晶物质都会发生玻璃化转变。Crystalpolymer：amorphousarea）所以，玻璃化转变是一