高分子結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系

1、高分子聚合物結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系匯報人：萬偉2014.7.21熵彈性和玻璃化轉(zhuǎn)變聚合物結(jié)晶應(yīng)力應(yīng)變性能主要內(nèi)容絕緣性 重量輕透明性 色彩易加工化學(xué)惰性高彈性高韌性 高分子的一般性質(zhì)1.熵彈性和玻璃化轉(zhuǎn)變兩種彈性能彈性：以降低能量為驅(qū)動力的彈性熵彈性：以熵增為驅(qū)動力的彈性氣體分子構(gòu)成橡膠彈性體的三個要件 必須由長鏈聚合物構(gòu)成 聚合物鏈必須具有高度柔性， 保證材料可以發(fā)生大變形 保證外力去除后在熵增驅(qū)動下形變回復(fù) 基團的體積、極性、數(shù)量、距離、對稱性 聚合物鏈必須為交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)聚合物的運動狀態(tài)玻璃態(tài)橡膠態(tài)粘流態(tài)1 玻璃區(qū)：分子內(nèi)旋2 轉(zhuǎn)變區(qū)：不同長度鏈段開始運動3 橡膠平臺：纏結(jié)點起到臨時交聯(lián)點作用，鏈段

2、運動，整鏈不動4 粘流態(tài)：整鏈發(fā)生流動不可逆塑性形變熱焓松弛松弛過程: 體系受到擾動后向新平衡態(tài)的過渡溫度高：鏈段運動易溫度低：鏈段運動難差示掃描量熱計(DSC)玻璃化溫度Tg的影響因素 鏈柔性影響 分子量 壓力 共聚 共混 交聯(lián)“海-島結(jié)構(gòu)”聚合物共混分為三大類：1. 均相體系2. 非均相體系 “海-島結(jié)構(gòu)”，為一種兩相體系，且一相為連續(xù)相，一相為分散相 “海-海結(jié)構(gòu)”， 也是兩相體系，但兩相皆為連續(xù)相，相互貫穿。 兩相之間界面結(jié)合的良好與否，無疑會對共混物的性能產(chǎn)生重要影響。相容性共混物各組分彼此相互容納，形成宏觀均勻材料的能力。(1)完全相容：形成的共混物只有一個Tg；(2)部分相容：共

3、混后，形成的共混物仍有兩個Tg，與混合前相比，兩個Tg相互靠近了；(3)不相容：共混后仍是兩個Tg，且其位置與混合前基本相同。2.聚合物結(jié)晶聚合物結(jié)晶取決于聚合物分子的規(guī)整性規(guī)整性化學(xué)結(jié)構(gòu)規(guī)整性：頭尾結(jié)構(gòu)立體結(jié)構(gòu)規(guī)整性：順反異構(gòu)，全同、間同、無規(guī)基團太大，運動困難，延緩結(jié)晶結(jié)晶過程：先成核，再擴散生長成核劑的加入會減小球晶尺寸，增大透明度，提高韌性，提高結(jié)晶溫度(1) 直徑從0.11cm(2) 結(jié)晶度遠低于100%(3) 由纖維狀晶片(晶疊)組成(4) 沿徑向恒速增長(5) 分子鏈垂直于徑向(6) 交叉偏振光下可觀察到Maltese十字球晶熔體結(jié)晶中常見的成核方式與晶體形態(tài)點成核：生成球晶 行

4、成核：生成串晶 面成核：生成橫晶聚合物結(jié)晶的影響因素溫度： 溫度高，成核難，晶核少但擴散易 溫度低，成核易，晶核多但擴散難拉伸： 拉伸使分子鏈的熵值降低，加快結(jié)晶速率分子量： 分子量越高，結(jié)晶速率越慢溶劑： 降低結(jié)晶速率取向一維取向：拉伸，如紡絲過程二維取向：吹膜或雙向拉伸取向方向上原子之間的作用力以化學(xué)鍵為主，垂直取向方向原子之間的作用力以范德華力為主取向度的測定方法雙折射法聲速法紅外二色法X光衍射法力學(xué)性能：抗張強度及撓曲疲勞強度在取向方向上大大增加，而與其垂直的方向上降低光學(xué)性能：雙折射現(xiàn)象熱學(xué)性能：Tg提高，結(jié)晶度增加取向可誘導(dǎo)結(jié)晶，提高結(jié)晶速率3.應(yīng)力應(yīng)變性能胡克定律：符合胡克定律的

5、固體稱胡克固體，亦稱理想彈性體，應(yīng)變與應(yīng)變呈線性關(guān)系。固體這種對外力的響應(yīng)稱線性彈性響應(yīng)牛頓流體定律：符合牛頓流體定律的流體稱牛頓流體，亦稱理想粘流體，應(yīng)變與應(yīng)變速率呈線性關(guān)系。液體這種對外力的響應(yīng)稱線性粘性響應(yīng)G粘彈性彈性：存在一個與外力平衡的應(yīng)變，達到平衡，形變停止粘性：不存在與外力平衡的應(yīng)變，外力不去，形變不止G聚合物：粘彈性G影響粘度的兩個最重要因素：溫度與剪切溫度RTEe/0影響本質(zhì)是運動能力剪切1naK影響本質(zhì)是鏈伸展柔性分子鏈對剪切敏感剛性分子鏈對溫度敏感蠕變及回復(fù)曲線0J恒定應(yīng)力下材料的形變隨時間發(fā)展的過程 鏈段沿外力方向開始取向 吸收能量，是聚合物韌性的根源 溫度越低，受迫成分越大，屈服強度越高 屈服發(fā)生時，產(chǎn)生銀紋和剪切帶屈服(1) 使用溫度必須高于橡膠的玻璃化溫度(2) 橡膠必須構(gòu)成另一相，不能與塑料互溶，但要與塑料有一定粘合性(3) 橡膠粒子應(yīng)處于最佳粒度(4) 橡膠粒子要達到一定用量在脆性塑料中加入橡膠粒子: 引發(fā)銀紋和終止銀紋增韌 彈性體增韌體系(1)損害了材料寶貴的強度和剛性(2)影響了加工流動性和耐熱變形性(3)使材料的成本提高剛性粒子增韌體系(1)提高材料抗沖性能的同