材料的結(jié)晶行為及性能學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1材料的結(jié)晶行為及性能材料的結(jié)晶行為及性能第一頁，編輯于星期日：十六點(diǎn) 二分。第1頁/共23頁第二頁，編輯于星期日：十六點(diǎn) 二分。聚聚合合物物結(jié)晶性聚合物結(jié)晶性聚合物非結(jié)晶性聚合物非結(jié)晶性聚合物晶態(tài)晶態(tài)非晶態(tài)非晶態(tài)結(jié)晶條件結(jié)晶條件分子結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性和規(guī)整性分子結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性和規(guī)整性結(jié)晶條件，如溫度和時(shí)間等結(jié)晶條件，如溫度和時(shí)間等聚聚合合物物結(jié)晶性聚合物結(jié)晶性聚合物非結(jié)晶性聚合物非結(jié)晶性聚合物第2頁/共23頁第三頁，編輯于星期日：十六點(diǎn) 二分。第3頁/共23頁第四頁，編輯于星期日：十六點(diǎn) 二分。C H2CC lC l影響結(jié)晶能力的因素影響結(jié)晶能力的因素1鏈的對(duì)稱性和規(guī)整性a對(duì)稱性鏈的對(duì)稱性越高

2、，越容易規(guī)則排列形成高度有序的晶格。而對(duì)稱性差的高分子鏈則不容易結(jié)晶。PVC 中，由于 Cl 原子引入破壞了對(duì)稱性，是非結(jié)晶性高聚物。但 PVDC由于其對(duì)稱性優(yōu)于 PVC，則結(jié)晶性優(yōu)于 PVC。第4頁/共23頁第五頁，編輯于星期日：十六點(diǎn) 二分。結(jié)晶能力的影響因素結(jié)晶能力的影響因素第5頁/共23頁第六頁，編輯于星期日：十六點(diǎn) 二分。無規(guī)高分子是否一定不能結(jié)晶無規(guī)高分子是否一定不能結(jié)晶?PVC: 自由基聚合產(chǎn)物自由基聚合產(chǎn)物, 氯原子電負(fù)較大氯原子電負(fù)較大, 分子鏈上相鄰的氯原子相互排斥分子鏈上相鄰的氯原子相互排斥, 彼此錯(cuò)開彼此錯(cuò)開, 近似于間同立構(gòu)近似于間同立構(gòu), 因此具有微弱的結(jié)晶能力因此

3、具有微弱的結(jié)晶能力, 結(jié)晶度較小結(jié)晶度較小(約約5%)PVA: 自由基聚合的聚乙酸乙烯基酯水解而來自由基聚合的聚乙酸乙烯基酯水解而來, 由于羥基體積小由于羥基體積小, 對(duì)分子鏈的幾何結(jié)構(gòu)規(guī)整性破壞較小對(duì)分子鏈的幾何結(jié)構(gòu)規(guī)整性破壞較小, 因而具有結(jié)晶能力因而具有結(jié)晶能力, 結(jié)晶度可達(dá)結(jié)晶度可達(dá)60%聚三氟氯乙烯聚三氟氯乙烯: 自由基聚合產(chǎn)物自由基聚合產(chǎn)物, 具有不對(duì)稱碳原子且無規(guī)具有不對(duì)稱碳原子且無規(guī), 但由于氯原子與氟原子體積相差不大但由于氯原子與氟原子體積相差不大, 仍具有較強(qiáng)的結(jié)晶能力仍具有較強(qiáng)的結(jié)晶能力, 結(jié)晶度可達(dá)結(jié)晶度可達(dá)90%結(jié)晶能力的影響因素結(jié)晶能力的影響因素第6頁/共23頁第七

4、頁，編輯于星期日：十六點(diǎn) 二分。結(jié)晶能力的影響因素結(jié)晶能力的影響因素第7頁/共23頁第八頁，編輯于星期日：十六點(diǎn) 二分。結(jié)晶能力的影響因素結(jié)晶能力的影響因素第8頁/共23頁第九頁，編輯于星期日：十六點(diǎn) 二分。結(jié)晶能力的影響因素結(jié)晶能力的影響因素M，粘度，鏈運(yùn)動(dòng)能力，結(jié)晶速度。第9頁/共23頁第十頁，編輯于星期日：十六點(diǎn) 二分。第10頁/共23頁第十一頁，編輯于星期日：十六點(diǎn) 二分。（1）結(jié)晶溫度）結(jié)晶溫度第11頁/共23頁第十二頁，編輯于星期日：十六點(diǎn) 二分。結(jié)晶溫度結(jié)晶溫度結(jié)晶速度結(jié)晶速度TgTmaxTmTmax= (0.8-0.85) Tm總結(jié)晶速度總結(jié)晶速度: 在TgTm之間可以結(jié)晶,

5、但結(jié)晶速度在低溫時(shí)受生長過程控制, 在高溫時(shí)受成核過程控制, 存在一個(gè)最大結(jié)晶速度溫度。第12頁/共23頁第十三頁，編輯于星期日：十六點(diǎn) 二分。壓力壓力、應(yīng)力應(yīng)力加速結(jié)晶加速結(jié)晶溶劑溶劑小分子溶劑誘導(dǎo)結(jié)晶小分子溶劑誘導(dǎo)結(jié)晶(結(jié)晶速度很慢的結(jié)晶速度很慢的PET)雜質(zhì)雜質(zhì)(添加劑添加劑)若起隔閡分子作用若起隔閡分子作用, 則阻礙結(jié)晶生長則阻礙結(jié)晶生長若起晶核作用若起晶核作用, 則促進(jìn)結(jié)晶，稱為成核劑則促進(jìn)結(jié)晶，稱為成核劑（2）壓力、溶劑、雜質(zhì)）壓力、溶劑、雜質(zhì)(添加劑添加劑)第13頁/共23頁第十四頁，編輯于星期日：十六點(diǎn) 二分。分子量分子量M小小,結(jié)晶速度快結(jié)晶速度快;分子量分子量M大大,結(jié)晶速

6、度慢。結(jié)晶速度慢。GTM逐漸增大逐漸增大結(jié)晶速度的影響因素結(jié)晶速度的影響因素第14頁/共23頁第十五頁，編輯于星期日：十六點(diǎn) 二分。第15頁/共23頁第十六頁，編輯于星期日：十六點(diǎn) 二分。例1：PET 非晶態(tài)：室溫下呈透明狀，玻璃化溫度為67，密度為。 晶態(tài)：是不透明的，玻璃化溫度為81，密度為1455。 3 結(jié)晶行為對(duì)高聚物性能的影響第16頁/共23頁第十七頁，編輯于星期日：十六點(diǎn) 二分。例2：PE結(jié)晶度自60至80的聚乙烯試樣知：它的彈性模量從230MPa增至700MPa。其它如表面硬度和屈服應(yīng)力的變化趨勢(shì)也一樣。 例3：聚四氟乙烯當(dāng)結(jié)晶度從60變至80時(shí)，它的彈性模量從560MPa增至1

7、120MPa。 3 結(jié)晶行為對(duì)高聚物性能的影響第17頁/共23頁第十八頁，編輯于星期日：十六點(diǎn) 二分。3 結(jié)晶行為對(duì)高聚物性能的影響第18頁/共23頁第十九頁，編輯于星期日：十六點(diǎn) 二分。3 結(jié)晶行為對(duì)高聚物性能的影響（2）密度結(jié)晶度增大，密度增大。結(jié)晶度增大，密度增大。 第19頁/共23頁第二十頁，編輯于星期日：十六點(diǎn) 二分。第20頁/共23頁第二十一頁，編輯于星期日：十六點(diǎn) 二分。（5）其它性能 結(jié)晶中分子規(guī)整密堆積，能更好的阻擋溶劑滲入，所以結(jié)晶度升高，耐溶劑性升高。結(jié)晶中分子規(guī)整密堆積，能更好的阻擋溶劑滲入，所以結(jié)晶度升高，耐溶劑性升高。對(duì)塑料來講，當(dāng)結(jié)晶度提高到對(duì)塑料來講，當(dāng)結(jié)晶度提高到40以上后，晶區(qū)相互連接，形成貫穿整個(gè)材料的連續(xù)相。因此以上后，晶區(qū)相互連接，形成貫穿整個(gè)材料的連續(xù)相。因此 以上也不軟化，最高使用溫度可提高到結(jié)晶的熔點(diǎn)（而不是以上也不軟化，最高使用溫度可提高到結(jié)晶的熔點(diǎn)