高分子材料的结构与性能.ppt

由于受到化学物质的作用，聚合物链产生化学变化而使性能变劣的现象称为化学侵蚀，如聚酯、聚酰胺的水解等。上述的氧化也可视为化学侵蚀。化学侵蚀所涉及的问题就是聚合物的化学性质。因此，在考虑高分子材料的老化以及环境影响时，要充分估计聚合物可能发生的化学变化。3．化学侵蚀合成高分子材料一般具有极好的耐微生物侵蚀性。软质聚氯乙烯制品因含有大量增塑剂会遭受微生物的侵蚀。某些来源于动物、植物的天然高分子材料，如酪蛋白纤维素以及含有天然油的涂料醇酸树脂等，亦会受细菌和霉菌的侵蚀。4．生物侵蚀第190页，共198页，星期日，2025年，2月5日§3.4.3高分子材料的燃烧与阻燃1．燃烧过程及机理燃烧通常是指在较高温度下物质与空气中的氧剧烈反应并发出热和光的现象。物质产生燃烧的必要条件是可燃、周围存在空气和热源。使材料着火的最低温度称为燃点或着火点。材料着火后，其产生的热量有可能使其周围的可燃物质或自身未燃部分受热而燃烧。这种燃烧的传播和扩展现象称为火焰的传播或延燃。若材料着火后其自身的燃烧热不足以使未燃部分继续燃烧则称为阻燃、自熄或不延燃。聚合物的燃烧过程包括加热、热解、氧化和着火等步骤，如Pg111图3-39所示。第191页，共198页，星期日，2025年，2月5日（2）氧指数：在规定的条件下，试样在氧气和氮气的混合气流中维持稳定燃烧所需的最低氧气浓度。用混合气流中氧所占的体积百分数表示。氧指数是衡量聚合物燃烧难易的重要指标，氧指数越小越易燃。表3-15列举了几种聚合物的氧指数。2．高分子材料燃烧性衡量指标（1）燃烧速度：是指在有外部辐射热源存在下水平方向火焰的传播速度。不同聚合物材料，燃烧的传播速度是不同的，表3-13列举了一些常见聚合物的燃烧速度。第192页，共198页，星期日，2025年，2月5日3．高分子材料的阻燃高分子材料的阻燃性是指其对早期火灾的阻抗特性。含有卤素、磷原子等的聚合物一般具有较好的阻燃性。但大多数聚合物是易燃的，常需加入阻燃剂、无机填料等来提高聚合物的阻燃性。阻燃剂，就是指能保护材料不着火或使火焰难以蔓延的药剂。阻燃剂的阻燃作用，是因其在聚合物燃烧过程中能阻止或抑制其物理的变化或氧化反应速度。目前使用的添加型阻燃剂可分为无机阻燃剂（包括填充剂）和有机阻燃剂。其中无机阻燃剂的使用量占60％以上。常用的无机阻燃剂有氢氧化铝、三氧化二锑、硼化物、氢氧化镁等。有机阻燃剂主要有磷系阻燃剂，如磷酸三辛酯、三（氯乙基）磷酸酯等。有机卤系阻燃剂如氯化石蜡、氯化聚乙烯、全氯环戊癸烷以及四溴双酚A和十溴二苯醚等。第193页，共198页，星期日，2025年，2月5日（2）高弹性的本质：高弹性是由熵变引起的，在外力作用下，橡胶分子链由卷曲状态变为伸展状态，熵减小，当外力移去后，由于热运动，分子链自发地趋向熵增大的状态，分子链由伸展再回复卷曲状态，因而形变可逆。第158页，共198页，星期日，2025年，2月5日六、聚合物的力学松弛--粘弹性理想弹性体（如弹簧）在外力作用下平衡形变瞬间达到，与时间无关；理想粘性流体（如水）在外力作用下形变随时间线性发展。聚合物的形变与时间有关，但不成线性关系，两者的关系介乎理想弹性体和理想粘性体之间，聚合物的这种性能称为粘弹性。聚合物的力学性能随时间的变化统称为力学松弛。最基本的力学松弛现象包括蠕变、应力松弛、滞后和力学损耗等。这里主要介绍蠕变和应力松弛。第159页，共198页，星期日，2025年，2月5日（1）蠕变（creep)在恒温下和较小的恒定外力（拉力、压力或扭力等）作用下，材料的形变随时间而逐渐增大的力学松弛现象。如挂东西的塑料绳慢慢变长。从分子运动和变化的角度来看，蠕变过程包括三种形变：e1t1t2t普弹形变示意图（i）普弹形变（e1）：聚合物受力时，瞬时发生的高分子链的键长、键角变化引起的形变，形变量较小，服从虎克定律，当外力除去时，普弹形变立刻完全回复。如右图：第160页，共198页，星期日，2025年，2月5日（ii）高弹形变（e2）：聚合物受力时，高分子链通过链段运动产生的形变，形变量比普弹形变大得多，但不是瞬间完成，形变与时间相关，成指数关系。当外力除去后，高弹形变逐渐回复。如下图：e2t1t2t高弹形变示意图第161页，共198页，星期日，2025年，2月5日（iii）粘性流动（e3）：分子间没有