分析和了解高分子材料性能與表征

1、第四章第四章 高分子材料性能與表征高分子材料性能與表征 學習目的學習目的 掌握高分子材料的流變性能、力學性能、電性能、掌握高分子材料的流變性能、力學性能、電性能、 熱性能等的特點。熱性能等的特點。 學習的重點學習的重點 聚合物的流變性能和力學性能特點。聚合物的流變性能和力學性能特點。 4.1 4.1 高分子材料的流變特性高分子材料的流變特性 理想粘性液體（牛頓流體）：服從牛頓流動理想粘性液體（牛頓流體）：服從牛頓流動 定律，應力與應變速率呈線性關系，受力時定律，應力與應變速率呈線性關系，受力時 應變隨時間線性發(fā)展，除去外力應變不能回應變隨時間線性發(fā)展，除去外力應變不能回 復。復。 高分子材料：

2、即有固體特征又有流體特征的高分子材料：即有固體特征又有流體特征的 粘彈性材料。粘彈性材料。 粘彈性物質具有粘彈性現(xiàn)象粘彈性物質具有粘彈性現(xiàn)象 粘彈性現(xiàn)象粘彈性現(xiàn)象 蠕變：指在一定的蠕變：指在一定的T T和較小的恒定和較小的恒定P P下，材料的應變隨下，材料的應變隨 tt而增大的現(xiàn)象。而增大的現(xiàn)象。 應力松弛：指在恒定應力松弛：指在恒定T T和形變保持不變的狀態(tài)下，聚合和形變保持不變的狀態(tài)下，聚合 物的內部應力隨物的內部應力隨tt而逐漸衰減的現(xiàn)象。而逐漸衰減的現(xiàn)象。 滯后現(xiàn)象和內耗：動態(tài)應力作用下，聚合物材料的應變滯后現(xiàn)象和內耗：動態(tài)應力作用下，聚合物材料的應變 或應力隨時間變化的現(xiàn)象。或應力隨

3、時間變化的現(xiàn)象。 研究目的：研究目的： l 為聚合物的加工和應用提供力學方面的理論依據(jù)。為聚合物的加工和應用提供力學方面的理論依據(jù)。 l 可獲得分子結構和運動的信息可獲得分子結構和運動的信息包括平均分子量、交包括平均分子量、交 聯(lián)和支化、結晶形態(tài)等。聯(lián)和支化、結晶形態(tài)等。 研究方法：借助簡單的模型，描述粘彈性材料的力學特研究方法：借助簡單的模型，描述粘彈性材料的力學特 征。征。 4.1.1 粘彈性力學模型粘彈性力學模型 1 1模型元件模型元件 2 2粘彈性力學模型粘彈性力學模型 1 1模型元件模型元件 分別用彈簧和粘壺模擬理想彈性材料和理想流體的力分別用彈簧和粘壺模擬理想彈性材料和理想流體的力

4、 學行為學行為 粘壺：一個活塞放入充滿牛頓流體的液體小壺中組成。粘壺：一個活塞放入充滿牛頓流體的液體小壺中組成。 它能很好地描述理想流體的力學行為。它能很好地描述理想流體的力學行為。 l 粘壺的應力與應變速率的關系：粘壺的應力與應變速率的關系： l 彈簧的應力應變關系：彈簧的應力應變關系： l l 粘彈性材料模型構想：彈簧和粘壺的組合模型來表征粘彈性材料模型構想：彈簧和粘壺的組合模型來表征 粘彈性材料的力學行為。粘彈性材料的力學行為。 E t dt d 或 2粘彈性力學模型粘彈性力學模型 l 馬克斯韋爾模型馬克斯韋爾模型 l 沃伊特沃伊特- -開爾文模型開爾文模型 l 四元件模型四元件模型 1

5、 1）馬克斯韋爾模型）馬克斯韋爾模型 模型：假設彈簧和粘壺對應變的貢獻是加和的，施模型：假設彈簧和粘壺對應變的貢獻是加和的，施 加應力后彈簧瞬間伸長，緊接著粘壺中的活塞的緩加應力后彈簧瞬間伸長，緊接著粘壺中的活塞的緩 慢響應。慢響應。 a.a.未加外力；未加外力； b. b. 瞬時受力并固定；瞬時受力并固定； c. c. 應力松弛應力松弛 1 1）馬克斯韋爾模型）馬克斯韋爾模型 定義定義 ：應力和伸長達到平衡時的松弛時間為：應力和伸長達到平衡時的松弛時間為 l 則根據(jù)串聯(lián)模型的應力和應變特征及初始條件可推則根據(jù)串聯(lián)模型的應力和應變特征及初始條件可推 得應力與時間關系為得應力與時間關系為 （4-

6、14-1） l 當當 時，時， ，所以松弛時間表示形，所以松弛時間表示形 變固定時由于粘流使應力松弛到起始應力的變固定時由于粘流使應力松弛到起始應力的1/e1/e所需所需 要的時間。微觀上是一個構象變化到另一個構象所要的時間。微觀上是一個構象變化到另一個構象所 需要的時間。需要的時間。 模型特點：能表現(xiàn)普彈形變和粘流形變，但不能表模型特點：能表現(xiàn)普彈形變和粘流形變，但不能表 現(xiàn)高彈形變?，F(xiàn)高彈形變。 E/ t/ oe (t) t 1 oe 2 2）沃伊特）沃伊特- -開爾文模型開爾文模型 模型：該模型中粘壺和彈簧的應變相同，模型：該模型中粘壺和彈簧的應變相同， 總應力由兩同承擔，但應力在兩個元

7、件上總應力由兩同承擔，但應力在兩個元件上 的分配是不同的。的分配是不同的。 動作過程：當模型受到動作過程：當模型受到P P時，由于粘壺的時，由于粘壺的 粘性使得并聯(lián)的彈簧不能迅速拉開。隨粘性使得并聯(lián)的彈簧不能迅速拉開。隨 著著t t的發(fā)展，粘壺逐步變形，彈簧也慢慢的發(fā)展，粘壺逐步變形，彈簧也慢慢 拉開，最后停止在最大變形上。除去拉開，最后停止在最大變形上。除去P P 粘壺慢慢移動直至回復到最初始未加粘壺慢慢移動直至回復到最初始未加P P的的 狀態(tài)。狀態(tài)。 2 2）沃伊特）沃伊特- -開爾文模型開爾文模型 l蠕變方程為蠕變方程為 （4-24-2） l當當 時，時， ，所以松弛時間表示，所以松弛時

8、間表示 粘流應變達到最終應變的（粘流應變達到最終應變的（1-1/e1-1/e）=0.63=0.63時的時間。時的時間。 l模型特點：能夠很好地反應蠕變中的高彈形變部分。模型特點：能夠很好地反應蠕變中的高彈形變部分。 但沒能表現(xiàn)出蠕變過程剛開始時，普彈形變部分和但沒能表現(xiàn)出蠕變過程剛開始時，普彈形變部分和 與高彈形變同時發(fā)生的純粘流部分。與高彈形變同時發(fā)生的純粘流部分。 )e(1 E t/ t )e1)( 1 3 3）四元件模型）四元件模型 模型：如果將并聯(lián)模型和串聯(lián)模型再串聯(lián)起來，模型：如果將并聯(lián)模型和串聯(lián)模型再串聯(lián)起來， 構成構成“四元件模型四元件模型”就能較全面地模擬線形聚合就能較全面地模

9、擬線形聚合 物的蠕變過程。物的蠕變過程。 l 應變應變- -時間關系為時間關系為 （4-34-3） t )e(1 E E 1 ot/ 2 o 1 o 4.1.2 高聚物的粘性流動高聚物的粘性流動 1 1）牛頓流體：理想的粘性液體的流動符合牛頓定律，）牛頓流體：理想的粘性液體的流動符合牛頓定律， 稱為牛頓流體，其稱為牛頓流體，其剪應力和剪切速率成正比剪應力和剪切速率成正比。 式中，式中，為粘度，表示外力作用下流動的阻力。剪切為粘度，表示外力作用下流動的阻力。剪切 速率和剪應力的關系曲線稱為流動曲線，可以用來速率和剪應力的關系曲線稱為流動曲線，可以用來 描述流體的流動行為。描述流體的流動行為。 牛

10、頓流體的流動稱為牛頓流動，其流動曲線是通過牛頓流體的流動稱為牛頓流動，其流動曲線是通過 原點的直線。如圖原點的直線。如圖4-24-2的的a a線。線。 2 2）非牛頓流體）非牛頓流體 定義：不符合牛頓定律的流動稱為非牛頓流動，其流定義：不符合牛頓定律的流動稱為非牛頓流動，其流 體稱非牛頓流體。體稱非牛頓流體。 流動曲線：剪切速率流動曲線：剪切速率- -剪應力關系曲線。斜率剪應力關系曲線。斜率- -粘度粘度 分類：按分類：按隨剪切速率的增加而變化規(guī)律分為隨剪切速率的增加而變化規(guī)律分為 l 假塑性流體假塑性流體b b：隨剪切速率隨剪切速率而減小而減小-剪切變稀剪切變稀，原，原 因：大分子鏈沿外力方

11、向取向，導致粘度下降。因：大分子鏈沿外力方向取向，導致粘度下降。 l 脹流性流體脹流性流體c c：剪切增稠剪切增稠 原因：剪力下可能形成新的聚集結構；原因：剪力下可能形成新的聚集結構； l 賓漢流體和非賓漢流體賓漢流體和非賓漢流體d d： 流動前先有屈服現(xiàn)象，流動前流動前先有屈服現(xiàn)象，流動前 存在一個屈服應力存在一個屈服應力 ； 原因：高分子線團的纏結作用。原因：高分子線團的纏結作用。 3 3）非牛頓流體流動行為的表征）非牛頓流體流動行為的表征 稠度法：采用經(jīng)驗的冪次方程來描述流動行為稠度法：采用經(jīng)驗的冪次方程來描述流動行為 （4-64-6） 式中，式中，K K為稠度；為稠度；n n為流動指數(shù)

12、，對牛頓流體為流動指數(shù)，對牛頓流體n=1n=1，對假，對假 塑性流體塑性流體n1n1n1。 粘度法：粘度已不是常數(shù)，故引入表觀粘度，并定義粘度法：粘度已不是常數(shù)，故引入表觀粘度，并定義 剪切速率趨于零時的表觀粘度為極限零剪切粘度剪切速率趨于零時的表觀粘度為極限零剪切粘度 （4-74-7） （4-84-8） 用途：粘度對于成型加工條件的選擇具有重要的意義。用途：粘度對于成型加工條件的選擇具有重要的意義。 成型工藝中常說的流動性好壞，便指聚合物熔體的粘成型工藝中常說的流動性好壞，便指聚合物熔體的粘 度。粘度度。粘度，流動性，流動性，聚合物熔體易于注滿模具的，聚合物熔體易于注滿模具的 空腔。空腔。

13、n K / a ao 0 lim 4 4）聚合物熔體粘度與大分子結構的關系）聚合物熔體粘度與大分子結構的關系 分子量與粘度關系：聚合物的分子量分子量與粘度關系：聚合物的分子量粘度粘度。零切粘。零切粘 度與分子量的關系為度與分子量的關系為 式中式中 K1、K2經(jīng)驗常數(shù)，經(jīng)驗常數(shù)，Mc為臨界分子量為臨界分子量 如，如，PE：Mc=4000，尼龍，尼龍-6：Mc=5000，PS：Mc=3.5 萬；萬； 分子量分布的影響：當分子量分布的影響：當Mm相同時，分布寬，則粘度相同時，分布寬，則粘度 分子鏈柔性和分子間作用力的影響：分子鏈剛性分子鏈柔性和分子間作用力的影響：分子鏈剛性、分、分 子間作用力子間作

14、用力 ，聚合物的粘度，聚合物的粘度 )MMMK )MMMK c mm 20 c 3.4 m 10 當 ( 當( 5 5）粘度的測試）粘度的測試 毛細管流變儀毛細管流變儀 熔融指數(shù)儀熔融指數(shù)儀 粘度計粘度計 毛細管流變儀測試粘度毛細管流變儀測試粘度 毛細管流變儀：毛細管流變儀：聚合物熔體從儲槽以恒定的流速聚合物熔體從儲槽以恒定的流速 強制通過一定長徑比的毛細管，從體積流速和壓強制通過一定長徑比的毛細管，從體積流速和壓 力降的測定可以得到粘度。力降的測定可以得到粘度。 剪應力大?。杭魬Υ笮。?式中，式中，Q-體積流速，體積流速，P-壓力降，壓力降，Do-毛細管直徑，毛細管直徑， L-毛細管長度。

15、毛細管長度。 流體的表觀粘度流體的表觀粘度=剪應力剪應力/剪切速率剪切速率 。 3 o o D 8Q P 4L D 熔融指數(shù)儀測試流動性熔融指數(shù)儀測試流動性 熔融指數(shù)儀：熔融指數(shù)儀：在一定在一定T使聚合物完全熔融，然使聚合物完全熔融，然 后在規(guī)定的恒定負荷下后在規(guī)定的恒定負荷下10分鐘流過毛細管分鐘流過毛細管 （R=1.08mm,L=8mm）的聚合物質量克數(shù)）的聚合物質量克數(shù) （MI，g/10min）。）。 l 工業(yè)中采用工業(yè)中采用MI間接表征熔體粘度流動性的大間接表征熔體粘度流動性的大 小。是熱塑性樹脂工業(yè)生產(chǎn)控制的重要指標。小。是熱塑性樹脂工業(yè)生產(chǎn)控制的重要指標。 MI流動性流動性粘度粘度

16、 l 顯然顯然T和和P不同其不同其MI不同，測試時應嚴格按相不同，測試時應嚴格按相 關標準確定關標準確定T和和P大小。如大小。如PE，測定，測定T一般控制一般控制 在在190度，度，P為為2160克。克。 粘度計測試粘度粘度計測試粘度 粘度計：粘度計：它是在恒溫下測定聚合物試樣中轉板它是在恒溫下測定聚合物試樣中轉板 在恒速運動下所需的扭矩來測定流體粘性的。在恒速運動下所需的扭矩來測定流體粘性的。 l 根據(jù)測試方法不同分為落球粘度計、旋轉粘度根據(jù)測試方法不同分為落球粘度計、旋轉粘度 計。旋轉粘度計又根據(jù)旋轉部件的不同分為同計。旋轉粘度計又根據(jù)旋轉部件的不同分為同 軸圓筒式、錐板式和平行板式。軸圓

17、筒式、錐板式和平行板式。 l 錐板粘度計：圖錐板粘度計：圖 0 / 0 3 1 3f 2a 式中，式中，f錐體所受的力偶；錐體所受的力偶；a錐板的半徑；錐板的半徑； 錐錐板板對對底底部部的的傾傾角角。錐錐體體旋旋轉轉的的角角速速度度； 4.2 高分子材料的機械強度高分子材料的機械強度 意義：聚合物作為材料使用時，它的性質要求最意義：聚合物作為材料使用時，它的性質要求最 重要的還是力學性質。重要的還是力學性質。 l 如，作為纖維要經(jīng)得起拉力；作為塑料要經(jīng)得起如，作為纖維要經(jīng)得起拉力；作為塑料要經(jīng)得起 敲擊；作為橡膠要富有彈性和耐磨損等。敲擊；作為橡膠要富有彈性和耐磨損等。 研究內容：聚合物的力學

18、性質，主要是研究其在研究內容：聚合物的力學性質，主要是研究其在 力作用下的形變，即應力力作用下的形變，即應力- -應變關系應變關系 4.2.1 根據(jù)彈塑性性能分類根據(jù)彈塑性性能分類 根據(jù)高分子材料的應力根據(jù)高分子材料的應力- -應變關系聚合物可分為應變關系聚合物可分為5 5類類 性能特點性能特點 軟而弱型軟而弱型(a)：特征是：特征是E低、屈服強度低和伸長率適低、屈服強度低和伸長率適 中。這類聚合物的中。這類聚合物的=0.5。如聚異丁烯。如聚異丁烯。 硬而脆型硬而脆型(b)：E高、幾乎看不到屈服點，斷裂延伸高、幾乎看不到屈服點，斷裂延伸 率小。如：率小。如：PS、PMMA，其，其0.3。 軟而

19、韌型軟而韌型(c)：E低、高延伸率和明顯的屈服點。因低、高延伸率和明顯的屈服點。因 為該類聚合物在屈服點后能繼續(xù)伸長，所以代表韌為該類聚合物在屈服點后能繼續(xù)伸長，所以代表韌 性的應力性的應力-應變曲線下的面積比應變曲線下的面積比b類大。如，增塑類大。如，增塑 PVC、PE、聚四氟乙烯。、聚四氟乙烯。 硬而強型硬而強型(d)：E高、高屈服強度。如硬高、高屈服強度。如硬PVC。 硬而韌型硬而韌型(e)：屈服點前的延伸率適中，而屈服點后：屈服點前的延伸率適中，而屈服點后 的伸長是不可恢復的。如的伸長是不可恢復的。如ABS、尼龍、尼龍、PP。 4.2.2 共性共性 在屈服點前均為線彈性體，滿足虎克定律

20、，在屈服點前均為線彈性體，滿足虎克定律， 這是高分子主鏈中共價鍵彎曲和伸長的結果，這是高分子主鏈中共價鍵彎曲和伸長的結果， 還可能包含有高分子鏈的可恢復解卷的成分；還可能包含有高分子鏈的可恢復解卷的成分； 2屈服點以后的變形是不可逆的，這是聚合物屈服點以后的變形是不可逆的，這是聚合物 中的高分子鏈的不可逆滑移造成的；中的高分子鏈的不可逆滑移造成的； 3時間依賴性：加載速度快，時間依賴性：加載速度快，a類（軟而弱）聚類（軟而弱）聚 合物的性能可能與合物的性能可能與d類（硬而強）相似，反類（硬而強）相似，反 之依然；之依然； 4溫度依賴性：溫度下降時溫度依賴性：溫度下降時c類（軟而韌）聚合類（軟而

21、韌）聚合 物可能與物可能與b類（硬而脆）性能相似。類（硬而脆）性能相似。 4.3 高分子材料性能的物理試驗高分子材料性能的物理試驗 l 為了測得的性能可比性、交流性和可信性，要嚴為了測得的性能可比性、交流性和可信性，要嚴 格按照相關試驗標準要求的方法、操作條件、數(shù)格按照相關試驗標準要求的方法、操作條件、數(shù) 據(jù)處理方法等進行。常用的標準有美國材料試驗據(jù)處理方法等進行。常用的標準有美國材料試驗 學會的學會的ASTM標準、國際標準化學會的標準、國際標準化學會的ISO標準、標準、 我國標準化局的我國標準化局的GB標準。標準。 4.3.1 力學性能力學性能 1試驗條件：標準狀態(tài)下，即相對濕度試驗條件：標

22、準狀態(tài)下，即相對濕度50%，溫，溫 度度23度。度。 2抗拉強度抗拉強度=斷裂荷載斷裂荷載/最小截面積。表最小截面積。表4-1 。 3沖擊強度：是衡量試件韌性或抗沖擊荷載能力沖擊強度：是衡量試件韌性或抗沖擊荷載能力 的指標。測試方法有擺錘式和懸臂梁式。的指標。測試方法有擺錘式和懸臂梁式。 l 擺錘式?jīng)_擊試驗方法：使用無切口試件。表擺錘式?jīng)_擊試驗方法：使用無切口試件。表4-2 l 懸臂梁式?jīng)_擊試驗方法：使用帶有切口的試件。懸臂梁式?jīng)_擊試驗方法：使用帶有切口的試件。 4抗彎強度：根據(jù)簡支梁的撓度為抗彎強度：根據(jù)簡支梁的撓度為5%以前使其斷以前使其斷 裂所需的荷載來量度。裂所需的荷載來量度。 5抗壓

23、強度：極限抗壓強度是導致破壞時的荷載抗壓強度：極限抗壓強度是導致破壞時的荷載 除以最小截面積算得。除以最小截面積算得。 硬度硬度 6硬度：表示材料抗穿透、耐磨和抗劃痕等綜合性能硬度：表示材料抗穿透、耐磨和抗劃痕等綜合性能 的一個尺度。根據(jù)測試儀器不同分為邵氏硬度、洛氏的一個尺度。根據(jù)測試儀器不同分為邵氏硬度、洛氏 硬度、巴氏硬度等。硬度、巴氏硬度等。 邵氏硬度：測定彈性體和熱塑性軟塑料的穿透硬度。邵氏硬度：測定彈性體和熱塑性軟塑料的穿透硬度。 洛氏硬度：按照不同的標度順序號測定硬度，這些標洛氏硬度：按照不同的標度順序號測定硬度，這些標 度號與所用的球形壓針的大小相對應。度號與所用的球形壓針的大

24、小相對應。 巴氏硬度巴氏硬度: 以特定的壓頭在標準彈簧的壓力作用下壓以特定的壓頭在標準彈簧的壓力作用下壓 入試樣，以壓痕的深淺來表征式樣的硬度，壓痕深度入試樣，以壓痕的深淺來表征式樣的硬度，壓痕深度 為零時表頭讀數(shù)為為零時表頭讀數(shù)為100. 劃痕硬度：可按莫斯（劃痕硬度：可按莫斯（Mohs）標度測定，莫斯標度范）標度測定，莫斯標度范 圍從云母的圍從云母的1到金剛石的到金剛石的10，也可用一種特定硬度的，也可用一種特定硬度的 筆進行劃痕測定。筆進行劃痕測定。 u 耐磨性耐磨性 7耐磨性：通過磨耗試驗機輪摩擦導致的質量損失耐磨性：通過磨耗試驗機輪摩擦導致的質量損失 確定。確定。 4.3.2 電性能

25、電性能 聚合物的電性能：包括介電常數(shù)、介電強度和電阻聚合物的電性能：包括介電常數(shù)、介電強度和電阻 率等。由于聚合物品種繁多，又多具有優(yōu)良的電率等。由于聚合物品種繁多，又多具有優(yōu)良的電 性能廣泛應用于現(xiàn)代電子工業(yè)和電工工業(yè)中。性能廣泛應用于現(xiàn)代電子工業(yè)和電工工業(yè)中。 研究意義：為工程技術應用選擇或合成合適的聚研究意義：為工程技術應用選擇或合成合適的聚 合物材料；聚合物的電性能往往非常靈敏地反映合物材料；聚合物的電性能往往非常靈敏地反映 材料的內部結構變化。材料的內部結構變化。 l 介電強度介電強度=聚合物能夠耐受聚合物能夠耐受1分鐘的最大可用電壓分鐘的最大可用電壓/ 試件厚度。試件厚度。 l 體

26、積電阻率：電導率的倒數(shù)，是一個單位長度的體積電阻率：電導率的倒數(shù)，是一個單位長度的 正方體相對兩面之間的電阻。正方體相對兩面之間的電阻。 l 表表4-3為部分高分子材料的電性能。為部分高分子材料的電性能。 4.3.3 熱性能熱性能 聚合物的熱性能聚合物的熱性能 耐熱性；耐熱性； 熱穩(wěn)定性；熱穩(wěn)定性； 導熱性；導熱性； 熱膨脹性能等熱膨脹性能等 1 1）耐熱性）耐熱性 表征方法：聚合物耐熱性的溫度參數(shù)為玻璃化表征方法：聚合物耐熱性的溫度參數(shù)為玻璃化 溫度和粘流溫度。溫度和粘流溫度。 提高聚合物耐熱性途徑：提高聚合物耐熱性途徑： l 增加高分子鏈的剛性；增加高分子鏈的剛性； l 提高聚合物的結晶性

27、；提高聚合物的結晶性； l 進行交聯(lián)。進行交聯(lián)。 2 2）熱穩(wěn)定性）熱穩(wěn)定性 熱穩(wěn)定性：高溫下聚合物抵抗降解或交聯(lián)能力。熱穩(wěn)定性：高溫下聚合物抵抗降解或交聯(lián)能力。 l 降解系高分子主鏈斷裂，導致分子量下降，材降解系高分子主鏈斷裂，導致分子量下降，材 料的物理料的物理-力學性能變壞。力學性能變壞。 l 交聯(lián)使高分子鏈間生成化學鍵，適度交聯(lián)可以交聯(lián)使高分子鏈間生成化學鍵，適度交聯(lián)可以 改善聚合物的耐熱性和力學性能，但過度交聯(lián)改善聚合物的耐熱性和力學性能，但過度交聯(lián) 會使聚合物變脆。會使聚合物變脆。 與結構關系：熱穩(wěn)定性與高分子鏈的結構密切與結構關系：熱穩(wěn)定性與高分子鏈的結構密切 相關。相關。 2

28、2）熱穩(wěn)定性）熱穩(wěn)定性 提高聚合物熱穩(wěn)定性的途徑：提高聚合物熱穩(wěn)定性的途徑： l 高分子鏈中避免弱鍵：如高分子鏈中避免弱鍵：如PVC中含有中含有C-Cl弱鍵，弱鍵， 受熱易脫出受熱易脫出HCl，熱穩(wěn)定性大大降低。聚四氟乙，熱穩(wěn)定性大大降低。聚四氟乙 烯中，由于形成了烯中，由于形成了C-F鍵，故熱穩(wěn)定性好。鍵，故熱穩(wěn)定性好。 l 高分子鏈中避免一長串的高分子鏈中避免一長串的-CH2-，盡量引入較大，盡量引入較大 比例的環(huán)狀結構。如聚酰亞胺的熱分解溫度高比例的環(huán)狀結構。如聚酰亞胺的熱分解溫度高 于于500。 l 合成片狀或梯形結構聚合物，如石墨結構。合成片狀或梯形結構聚合物，如石墨結構。 3 3）

29、熱導性）熱導性 熱導性：熱量從物體的一個部分傳到另一個部熱導性：熱量從物體的一個部分傳到另一個部 分，從而使系統(tǒng)內各處的溫度相等，叫熱傳導。分，從而使系統(tǒng)內各處的溫度相等，叫熱傳導。 熱導率是表征熱傳導能力大小的參數(shù)。熱導率是表征熱傳導能力大小的參數(shù)。 l 熱導率：與試件溫度達到穩(wěn)態(tài)所需的單位時間熱導率：與試件溫度達到穩(wěn)態(tài)所需的單位時間 的熱流量有關。定義為的熱流量有關。定義為 （4-144-14） 式中，式中，L-L-試件厚度，試件厚度，A-A-試件面積，試件面積，Q-Q-試件溫度達試件溫度達 到穩(wěn)態(tài)所需的單位時間的熱流量，到穩(wěn)態(tài)所需的單位時間的熱流量，T-T-試件上試件上 表面熱板和下表面

30、冷板之間的溫差。表面熱板和下表面冷板之間的溫差。 TA QL K 4 4）熱膨脹性）熱膨脹性 熱膨脹性：熱膨脹是由于溫度變化而引起的材料熱膨脹性：熱膨脹是由于溫度變化而引起的材料 尺寸和外形的變化。尺寸和外形的變化。 線膨脹系數(shù)：單位溫度變化時試件長度的變化率線膨脹系數(shù)：單位溫度變化時試件長度的變化率 （4-154-15） 各種材料的線膨脹系數(shù)均隨溫度各種材料的線膨脹系數(shù)均隨溫度而增大，聚合而增大，聚合 物在玻璃化轉變時，膨脹系數(shù)發(fā)生很大改變。物在玻璃化轉變時，膨脹系數(shù)發(fā)生很大改變。 體膨脹系數(shù)：試樣單位體積的膨脹率。各向同性體膨脹系數(shù)：試樣單位體積的膨脹率。各向同性 材料的體膨脹系數(shù)和線膨脹

31、系數(shù)之間有如下關系材料的體膨脹系數(shù)和線膨脹系數(shù)之間有如下關系 應用：模具設計、熱應力問題、尺寸穩(wěn)定性問題應用：模具設計、熱應力問題、尺寸穩(wěn)定性問題 等。表等。表4-4 4-4 聚合物的密度和熱性能聚合物的密度和熱性能 TL L 3 4.4 高分子材料的現(xiàn)代分析簡介高分子材料的現(xiàn)代分析簡介 光（磁）譜分析法光（磁）譜分析法 熱分析法熱分析法 4.4.1 光（磁）譜分析光（磁）譜分析 原理：是根據(jù)測得試樣的光譜圖及聚合物中典型原理：是根據(jù)測得試樣的光譜圖及聚合物中典型 基團的吸收譜帶鑒別試樣中所含成分和含量?；鶊F的吸收譜帶鑒別試樣中所含成分和含量。 l 紅外光譜（紅外光譜（IR）：可鑒別大多數(shù)單體和聚合物類）：可鑒別大多數(shù)單體和聚合物類 型；型； l 質磁共振譜（質磁共振譜（PMR）和核磁共振（）和核磁共振（NMR）：聚合）：聚合 物的定性鑒別，一些結構類似、紅外光譜也基本物的定性鑒別，一些結構類似、紅外光譜也基本 相似的高分子，用相似的高分子，用NMR可輕易辨別；可輕易辨別； l 電子順磁共振（電子順磁共振（EPR）或電子自旋共振（）或電子自旋共振（ESR） 譜：對大自由基中存在的未成對電子的相對豐度譜：對大自由基中存在的未成對電子的相對豐度 是一種很有價值的工具；是一種很有價值