2第二章 高分子材料概述.ppt

第二章 高分子材料概述 2.2.2 橡胶 定义：是一类柔性高分子聚合物，特点是在很宽的温度范 围内具有优异的弹性。 2.3 高分子材料的相关概念、术语 （4）强度 3.粘弹性 8.蠕变 二、高分子材料性能的测定 * * 摩擦与磨耗在高分子材料的性能指标中还没有严格的定量理论，但也属于聚合物重要的力学性能指标，尤其在橡胶轮胎的设计和纤维中比较重要。 * * 由于聚合物一般是靠分子间力结合的，所以导热性比靠自由电子的热运动导热的金属材料低得多，属于较差的一类。 * 聚合物的体积电阻率常随时间的延长而增加，在各种电工材料中聚合物是电阻率非常高的绝缘材料。 损耗角的正切值称为介电损耗，在通常情况下，只有极性聚合物才有明显的介电损耗，而 非极性聚合物介电损耗的原因是由于极性杂质的存在。极性集团可位于主链或侧链。 聚合物的介电强度是的上限是由聚合物结构内共价键电离能决定的。 此外，由于聚合物的高电阻率使得它有可能积累大量的静电荷，比如，聚丙烯腈纤维因摩擦可产生高达1500伏的静电压。一般聚合物可以通过体积传导、表面传导等来消除静电。目前工业上广泛采用添加抗静电剂来提高聚合物的表面导电性。 * 利用高分子材料的渗透性，使高分子材料在薄膜包装、提纯、医学、海水淡化等方面获得了广泛的应用。 * * 大多数聚合物都是可燃烧的，燃烧过程包括加热、热解、氧化、着火等步骤。燃烧过程是一种复杂的自由基连锁反应过程。 * 高分子溶液是高分子材料应用的又一个形态，一般来讲，浓度在1%以下为稀溶液，可用其测定聚合物的分子量和分子量分布； 而浓溶液，比如：纺丝液、胶粘剂、涂料、增塑的塑料等等，在实际应用中比较多。 在高分子的溶解过程中，溶剂的选择至关重要。 * 高分子材料的研究分析主要以仪器分析为主，包括高分子结构、分子量及其分布、结晶结构、共混物的相结构等，而化学分析与低分子的分析类似。 蠕变实验可在拉伸、压缩、剪切等方式下进行。高分子材料在恒定拉力作用下，应力随时间增加，导致粘性流动，直至试样断裂叫蠕变断裂。蠕变过程中应力与应变的比值叫蠕变模量，显然它是时间的函数。材料用于工程，常常考虑抗蠕变性能。 7.疲劳强度 定义：疲劳强度是指材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力称为疲劳强度或疲劳极限。 聚合物在周期性交变应力作用下在低于静态强度的应力下破坏，这种现象叫做疲劳现象。同样的疲劳现象也可在应力作用下，由裂纹的发展引起的。在一定负荷的反复作用下，材料的疲劳寿命随聚合物分子量的提高而增加。 疲劳强度和静强度的比值，对大多数热塑性聚合物为1/4。 定义：高分子材料在一恒定应力作用下，应变随时间而逐渐发展，最后达到平衡的现象。室温下的蠕变现象叫做冷流。非高分子材料也有蠕变现象，不过高分子材料较明显。 影响因素：受高分子的分子量、链缠结、交联程度，结晶和结晶度、温度以及高分子材料本身结构的影响。 9.应力弛豫 定义：也称松弛，指物质体系在恒定的应变下，应力随时间衰减的现象。 线型高分子，由于可发生粘性流动，应力最终可弛豫到零。对于交联高分子，则不可能达到零。 应力弛豫仪：可以测出高分子试样在拉伸时的应力弛豫。 二、高分子材料的物理性能 1.热性能： 指标有热导率、膨胀系数、比热容。 固体聚合物的热导率范围较窄；结晶聚合物的热导率稍高一些；非晶聚合物的热导率随着分子量的增大而增大；微孔聚合物的热导率非常低，随密度的下降而减少。 总的来讲，加入增塑剂的材料会使热导率下降，随温度的变化有所波动，但是一般不超过10% ，取向会引起热导率各向异性，取向方向增大，而横向减少。 高分子材料的比热容和热膨胀性比金属材料及无机材料大。 2.电性能 （＋） 尼龙66 皮肤 聚丙烯腈 聚氯乙烯 聚碳酸酯 聚乙烯 聚丙烯 聚四氟乙烯 纤维素 聚甲基丙烯酸甲酯 涤纶 聚乙烯醇缩醛 蚕 丝 羊毛 （－） 介 电 常 数 逐 渐 减 小 聚合物是极好的电器材料。聚合物的电性能主要是由化学结构所决定的。 电性能的指标：电阻率和介电常数、介电损耗、介电强度等。 3.光性能 （1）折射 聚合物的折光指数是由其分子的电子结构因辐射的光电场作用发生形变的程度所决定，聚合物的折光指数一般在1.5左右。 （2）透明性 大多数聚合物不吸收可见光谱范围内的辐射，当其不含结晶、杂质时都是透明的。但是由于材料内部结构的不均匀性而造成光的散射，加上光的反射和吸收使透明度降低。 4.渗透性 液体分子或气体分子可从聚合物膜