第一章高分子材料的基础知识.ppt

二、防老化 高分子老化和防老化的研究是不能分割的，对于高分子材料采取的种种防老化措施，主要是提高和延长它的使用性能和寿命 防老化措施 改进高聚物的结构：减少结构中的弱点，提高稳定性。如：聚氯乙烯改性成氯化聚氯乙烯 物理防老：表面涂镀一层金属或防老化涂料 化学防老：加入各种防老化剂（稳定剂、吸收剂、抑制剂等） 　　▲内因 　　△高分子链的化学结构对结晶的影响 　　高分子链的化学结构简单、对称性好、结构规整性好、分子间作用力大等利于结晶。 　　△高聚物相对分子质量对结晶的影响 　　在相同温度下，相对分子质量越低，结晶速率越快；在同一高聚物中相对分子质量低 的部分结晶度大于相对分子质量高的部分。 　　△高分子链的形状对结晶的影响 　　线型高分子链容易结晶，结晶度大；支链型次之；体型难于结晶。 　　 高分子化合物的聚集状态决定了其性能特点。在晶态结构中，分子链排列规则且较紧密，分子间作用力大，链的运动通常比较困难，所以高分子材料的强度、硬度、密度、熔点等都随着结晶度的增加而提高。而一些依赖链活动的性能指标，如弹性、韧性、塑性等则随结晶度增加而下降。可以通过某些工艺措施（如控温、加成核剂等）来改变结晶度，从而对高分子材料进行改性 高分子材料非晶态结构（无定形聚合物结构） 非晶高聚物的结构是指玻璃态、橡胶态、熔融态及结晶高聚物中的非晶区中的结构。 均相无规线团模型 折叠链缨状胶束模型 可折叠球模型 回文波模型 第三节 高分子材料的力学状态和性能 随着温度的变化，聚合物可以呈现不同的力学状态。下面按 非结晶态高分子材料、 结晶高分子材料、 体型高分子材料 分别介绍。 通过热——机曲线和各种特征温度的讨论，了解热性质与结构的关系。 一、高分子材料的力学状态 （一）非晶态线型高分子材料的力学状态 热——机械曲线（形变-温度曲线）实验示意 等速升温 线型无定形高聚物热——机械曲线 线形无定形聚合物的力学三态：玻璃态、高弹态、粘流态 玻璃态向高弹态转变的温度：玻璃化转变温（Tg ）； 高弹态和粘流态之间的转变温度： 粘流温度（Tf） 　 Td Tf Tg 玻璃态 TTg （1）分子运动机制：键长、键角的改变或支链、侧基的运动。 （2）力学特征：形变量小(0.01 ～ 1%)，模量高(109 ～ 1010 Pa)。 形变与时间无关，呈普弹性。 （3）常温下处于玻璃态的聚合物通常用作塑料。 高弹态 （1）分子运动机制：链段“解冻”，可以运动 （2）力学特征： 形变量大，100-1000﹪ 模量小，105-107Pa 形变可逆，一个松弛过程 （3）常温下处于高弹态的高聚物用作橡胶材料 Tg ～Tf 粘流态 Tf ～ Td （2）力学特征：形变量很大（流动） 形变不可逆 模量极小 （3）Tf与摩尔平均质量有关 （1）分子运动机制：整链分子产生相对位移 Td Tf Tg 分解温度 （二）结晶聚合物的力学三态及其转变 　 　 ? 结晶聚合物的非晶区具有非晶态聚合物的力学三态 ? 轻度结晶聚合物 ? 晶区起交联点作用。温度?，非晶区进入高弹态， 整个材料具有韧性和强度。 ? 结晶度40% ? 晶区互相衔接，贯穿成连续相。观察不到明显的 非晶区玻璃化转变现象。 图2.2 高结晶度聚合物的热机械曲线　 不呈现高弹态 呈现高弹态 ? 结晶聚合物能否观察到高弹态，取决于聚合物的摩尔平均质量。 问题：交联、网状聚合物是否有粘流态？ 　　Cross-linked 交联 Network（3D） 网状 答案：不出现粘流态。 ? 高分子材料的力学性能特点　 ? 强度低，比强度高;　 二、 高分子材料的力学性能　 ? 高弹性，弹性模量低; 橡胶 — 典型的高弹性材料：弹性变形率为100%～1000% 弹性模量仅为～1MPa　　　 ? 高耐磨性； 塑料的摩擦系数小，有些塑料具有自润滑性能。　　　 ? 具有粘弹性　　　 二、 高分子材料的力学性能　 材 料 名 称 比 重 拉伸强度（MPa） 比 强 度 高级合金钢 8.0 1280 160 铝合金 2.8 4