《高聚物的物理性能》课件.ppt

高聚物的物理性能高聚物材料的物理性能与其结构密切相关。从机械性能、热性能、光学性能等多个方面，探究其在不同应用场景中的优劣势。

课程目标理解高聚物性能深入理解高聚物材料的物理性能，例如机械性能、热性能、电性能、光学性能等。掌握影响因素掌握影响高聚物性能的主要因素，例如分子结构、加工工艺、环境因素等。应用与分析能够根据应用需求，选择合适的聚合物材料，并对其性能进行分析和预测。案例研究通过案例研究，了解高聚物材料在各个领域的应用现状，并展望未来发展趋势。

高聚物的基本概念高聚物是由许多结构单元通过共价键连接而成的长链状分子。这些结构单元称为单体，高聚物又称聚合物。高聚物可分为天然高聚物和合成高聚物。天然高聚物如蛋白质、纤维素、橡胶等，合成高聚物如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。

高聚物的分类1按结构分类线型、支化型、体型2按来源分类天然高聚物、合成高聚物3按组成分类均聚物、共聚物4按性能分类热塑性、热固性

高聚物的分子结构高聚物的分子结构是指组成高聚物的基本单元——单体，以及单体之间如何连接形成高分子链的结构。高聚物的分子结构主要包括链结构、支化结构和网状结构。链结构是最简单的结构，支化结构是由主链上连接了一些侧链形成的，网状结构是由多个链交联形成的。

高聚物链的构型无规卷曲链段在空间随机排列，没有规则性，缺乏取向性，通常导致聚合物较软、较易变形。等规卷曲链段以规则的螺旋状或锯齿状排列，具有一定的取向性，使聚合物具有更高的强度、硬度和熔点。间规卷曲链段以交替的方式排列，介于无规卷曲和等规卷曲之间，其物理性质也介于两者之间。其他构型还有一些特殊的构型，如立构规整、对映异构等，它们对聚合物的性能也有显著影响。

高聚物的取向分子链排列高聚物分子链的排列方向，影响材料的力学性能。拉伸过程拉伸或其他外力作用可使高聚物分子链沿拉伸方向排列。增强强度取向提高了高聚物的强度和刚度，增强了抗拉强度和抗弯强度。光学性能取向可改变高聚物的光学性质，例如折射率和光透过率。

高聚物的分子量分布分子量分布定义影响单分散性所有分子具有相同的分子量罕见，理想状态多分散性分子量分布范围较宽常见，影响性能分子量分布对高聚物性能有显著影响，如机械强度、熔融粘度、溶解性等。

高聚物的玻璃化转变1玻璃化转变温度高聚物从玻璃态转变为橡胶态的温度2分子运动玻璃化转变温度以下，分子运动受限3性质变化高聚物变得更硬、更脆、更易碎4应用影响影响高聚物在不同温度下的性能玻璃化转变是高聚物的重要物理性能，影响其应用范围。

高聚物的熔融状态1熔融温度高聚物熔融温度是指从固态转变为液态的温度。熔融温度取决于高聚物的分子结构和链段间的相互作用力。2熔融过程在熔融过程中，高聚物的链段会变得更加活跃，链段间的作用力减弱，高聚物从固态变为液态。3熔融状态高聚物在熔融状态下，链段可以自由移动，高聚物表现出流动性和可塑性，可以进行加工成型。

高聚物的流变学行为粘度描述流体抵抗流动的能力。高聚物溶液或熔体在剪切应力作用下的流动行为。弹性在应力作用下发生形变，移除应力后能够恢复到原始形状的能力。流动性在剪切应力下变形，但移除应力后无法完全恢复原始形状的能力。

高聚物的粘弹性粘弹性定义高聚物既表现出固体材料的弹性，又表现出液体材料的粘性，称为粘弹性。粘弹性影响因素温度、时间、应力、应变等因素会影响高聚物的粘弹性行为。粘弹性应用粘弹性在橡胶、塑料、纤维等材料的应用中发挥重要作用，例如，橡胶的弹性，塑料的抗冲击性。

高聚物的应力-应变行为应力-应变曲线是表征材料力学性能的重要指标之一。通过分析高聚物的应力-应变曲线，可以了解其在受力情况下的变形行为，并判断其强度、韧性、弹性等力学性能。1弹性形变外力去除后，材料可以恢复原状2屈服强度材料开始发生塑性形变的应力值3拉伸强度材料断裂前的最大应力值4断裂伸长率材料断裂时的总伸长量高聚物的应力-应变行为受多种因素影响，包括温度、应变速率、分子量、交联度、填充剂等。

高聚物的机械性能高聚物的机械性能是指材料在承受外力作用时表现出的抵抗变形和断裂的能力。高聚物的机械性能与其化学结构、分子量、结晶度和加工工艺等因素密切相关。高聚物的机械性能可以分为静态性能和动态性能两种。静态性能是指材料在静态载荷下表现出的力学性能，包括强度、硬度、韧性等。动态性能是指材料在动态载荷下表现出的力学性能，包括疲劳强度、蠕变性能等。100强度材料抵抗断裂的能力。200硬度材料抵抗压痕的能力。300韧性材料抵抗断裂的能力。400疲劳强度材料在反复载荷下抵抗断裂的能力。高聚物的机械性能对于其在工程中的应用至关重要。例如，用于制造汽车零部件的聚合物需要具有高强度和高韧性，而用于制造食品包装的聚合物需要具有良好的耐热性和耐化学性。

影响高聚物性能的因素11.分子结构单体类型、聚合度、链结构等影响聚合物的物理