第五章 聚合物的转变与松弛ppt课件.ppt

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1、《高分子物理》《PolymerPhysics》苏州大学材料与化学化工学部CollegeofChemistry，ChemicalEngineering&MaterialsScience,SuzhouUniversityJian-JunWang8/26/20211第五章聚合物的转变和松弛本章学时：6教学内容：聚合物分子运动的特点；玻璃化转变；结晶行为和结晶动力学；结晶热力学。教学目的：通过本章的学习，全面理解和掌握高分子运动的特点、聚合物的玻璃化转变、结晶和熔融的过程和特点，建立起分子运动与分子结构和力学状态之间的关系，为后续几章聚合物处于不同力学状态时的性能的学习奠定基础。8

2、/26/20212对聚合物来说，玻璃化转变是链段从不能运动到能够运动的转变，所对应的温度是玻璃化温度，链段运动又是高分子的主要运动单元和区别于小分子运动的重要特征，所以要重点掌握玻璃化转变过程中所对应的自由体积理论、玻璃化温度、玻璃化温度的测定方法及影响因素和调节手段；聚合物的结晶和熔融过程也是通过分子运动来完成的，由于高分子是长链大分子，造成其结晶和熔融过程与小分子之间的区别之处。聚合物的转变和松弛掌握重点：8/26/20213第十三讲聚合物分子运动的主要特点和玻璃化转变测量本讲内容：聚合物分子运动的主要特点运动单元的多重性分子运动的时间依赖性分子运动的温度依赖性聚合物的

3、玻璃化转变玻璃化转变现象和玻璃化温度的测量8/26/202145.1CharactersofthepolymermolecularmovementsPMMA,T>100C,变软Rubber在低温下变硬高聚物分子运动特点尽管结构无变化，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。原因——分子运动不同，高聚物显示不同的物理性质8/26/20215高聚物结构与性能的关系是高分子物理研究的基本内容MicrostructureMolecularmovementsPerformedproperties不同物质，结构不同，在相同外界条件下，分子运动不同，从而表现出的性能不同

4、。相同物质，在不同外界条件下，分子运动不同，从而表现出的性能也不同。性能表现微观结构分子运动8/26/20216Thecharacterizationsofpolymermolecularmovements（1）分子运动的多样性Varietiesofmolecularmovements（2）分子运动与时间的关系Therelationshipwithtime（3）分子运动与温度的关系Therelationshipwithtemperature多种运动单元多种运动方式Smallmolecules,=10-8~10-10sHighmolecules,=10-1~10-4sT

5、T8/26/202175.1.1Varietiesofmolecularmovements分子运动的多样性多种运动单元：侧基、支链、链节、链段、整个分子链等.多种运动方式由于高分子的长链结构，分子量不仅高，还具有多分散性，此外，它还可以带有不同的侧基，加上支化，交联，结晶，取向，共聚等，使得高分子的运动单元具有多重性，或者说高聚物的分子运动有多重模式。小尺寸运动单元（链段尺寸以下）大尺寸运动单元（链段尺寸以上）8/26/20218分子运动单元链段的运动——主链中碳-碳单键的内旋转，使得高分子链有可能在整个分子不动，即分子链质量中心不变的情况下，一部分链段相对于另一部分链

6、段而运动。链节的运动——比链段还小的运动单元侧基的运动——侧基运动是多种多样的，如转动，内旋转，端基的运动等高分子的整体运动——高分子作为整体呈现质量中心的移动晶区内的运动——晶型转变，晶区缺陷的运动，晶区中的局部松弛模式等8/26/202195.1.2Timedependence分子运动的时间依赖性在一定的温度和外力作用下，高聚物分子从一种平衡态过渡到另一种平衡态需要一定的时间。Relaxationtime:形变量恢复到原长度的1/e时所需的时间。低分子，10-8~10-10s,可以看着是无松弛的瞬时过程。高分子，10-1~10+4s或更大,可明显观察到松弛过程。

7、8/26/202110SomeexamplesofelasticandviscositypropertiesofpolymersElastic晶区折叠链的“手风琴式”运动Viscosity8/26/2021115.1.3Temperaturedependence分子运动的温度依赖性ArrheniusEquation阿累尼乌斯方程E-松弛所需的活化能activationenergyTTTime-TemperatureCorrespondencePrinciple时温等效原理8/26/202112如，PVC，当