高分子材料分析檢測(cè)技術(shù)遼寧石化

遼寧石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院高分子材料分析檢測(cè)技術(shù)高分子材料物理狀態(tài)3中國(guó)自主研發(fā)的殲20戰(zhàn)斗機(jī)。采用高科技的全透明一體式座艙，在全球范圍內(nèi)，能生產(chǎn)隱形戰(zhàn)機(jī)玻璃的國(guó)家只有兩個(gè)，即中國(guó)和美國(guó)。這種隱形戰(zhàn)機(jī)玻璃是采用聚甲基丙烯酸甲酯和聚碳酸酯復(fù)合而成的，耐高溫耐高壓防止爆裂。在高溫高壓下仍然是堅(jiān)硬的固體，保護(hù)飛行員不受外部環(huán)境威脅。4按聚集態(tài)結(jié)構(gòu)非晶態(tài)聚合物結(jié)晶態(tài)聚合物5（一）線型非晶態(tài)高聚物的物理狀態(tài)A－玻璃態(tài)；B－過渡區(qū)；C－高彈態(tài)；D－過渡區(qū)；E－粘流態(tài)

Tb－脆化溫度；Tg－玻璃化溫度；Tf－粘流溫度6整個(gè)曲線可以分為五個(gè)區(qū)A區(qū)：

施加負(fù)荷，相應(yīng)的形變馬上發(fā)生，形變值較小。在除去外力后，形變馬上消失而立即恢復(fù)原狀。

只發(fā)生鍵長(zhǎng)、鍵角或基團(tuán)的運(yùn)動(dòng)；

形變可逆，稱為普彈性形變。

這時(shí)高聚物具有一般固體的共有性質(zhì)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)類似玻璃，故稱為玻璃態(tài)。C區(qū)：

施加負(fù)荷時(shí)，馬上發(fā)生部分形變后，隨負(fù)荷時(shí)間增加，形變緩慢增大，形變值較大，在除去外力后，經(jīng)過一段時(shí)間，形變也可以消除。

主要發(fā)生了大分子的鏈段位移（取向）運(yùn)動(dòng)。

形變可逆，稱為高彈性形變。

此時(shí)材料呈現(xiàn)出類似橡膠的彈性，稱為高彈態(tài)或橡膠態(tài)。除了普彈形變外，還發(fā)生高彈性形變7E區(qū)：

施加負(fù)荷時(shí)，高聚物象粘性液體一樣，發(fā)生分子粘性流動(dòng)，呈現(xiàn)出隨時(shí)間不斷增大的形變值。負(fù)荷除去后，形變不能自動(dòng)全部消除。

發(fā)生了大分子間質(zhì)量重心相對(duì)位移，形變不可逆，稱為永久形變（可塑性）

此時(shí)，高聚物所處的狀態(tài)，稱為粘流態(tài)或塑化態(tài)。A、C、E區(qū)相應(yīng)稱為玻璃態(tài)，高彈態(tài)，粘流態(tài)，統(tǒng)稱為物理力學(xué)三態(tài)。B區(qū)和D區(qū)：為過渡區(qū)。其性質(zhì)介于前后兩種狀態(tài)之間。從A區(qū)向C區(qū)轉(zhuǎn)變的溫度，稱之為玻璃化溫度，用Tg表示。從C區(qū)向E區(qū)轉(zhuǎn)變的溫度，稱為粘流溫度，用Tf表示。8線型非晶態(tài)高聚物的物理力學(xué)狀態(tài)與相對(duì)分子質(zhì)量的大小有關(guān)不同相對(duì)分子質(zhì)量的聚苯乙烯的熱－機(jī)械曲線相對(duì)分子質(zhì)量依次為：1－360；2－440；3－500；4－1140；5－3000；

6－40000；7－12000；8－550000；9－638000高彈態(tài)與粘流態(tài)之間的過渡區(qū)，隨平均相對(duì)分子質(zhì)量的增大而變寬9脆化溫度：用Tb表示，是指材料在強(qiáng)力作用下，從韌性斷裂轉(zhuǎn)為脆性斷裂時(shí)的溫度，脆化溫度是不能發(fā)生強(qiáng)迫高彈形變的溫度上限。特征溫度：玻璃化溫度：用Tg表示。玻璃化溫度是高聚物鏈段運(yùn)動(dòng)開始發(fā)生（或被凍結(jié)）的溫度。粘流溫度：用Tf表示。是非晶態(tài)高聚物熔化后發(fā)生粘性流動(dòng)的溫度，又是非晶態(tài)高聚物從高彈態(tài)向粘流態(tài)的轉(zhuǎn)變溫度。熱分解溫度：用Td表示。熱分解溫度是高分子材料開始發(fā)生交聯(lián)、降解等化學(xué)變化的溫度。是高聚物成型加工的最高溫度。10線型非晶態(tài)高聚物物理力學(xué)三態(tài)的特性與材料應(yīng)用的關(guān)系如下。物理狀態(tài)溫度范圍特性應(yīng)用玻璃態(tài)Tb<T<Tg有一定的機(jī)械性能，如剛性、硬度、抗張強(qiáng)度等。彈性模量比其它區(qū)大一般作塑料作用。取向較好的高聚物可作纖維使用高彈態(tài)Tg<T<Tf其彈性模量比玻璃態(tài)小，所以比玻璃態(tài)軟。一般都可以作彈性體使用。如各種橡膠。粘流態(tài)Tf<T<Td這時(shí)的高聚物雖有一定的體積，但無(wú)固定的形狀，屬粘性液體。機(jī)械強(qiáng)度極差，稍一受力即可變形，因而有可塑性。可作粘合劑、油漆等使用。11小結(jié)1、線型非晶態(tài)高聚物物理三態(tài)的特性2、特征溫度玻璃化溫度的定義和應(yīng)用3、特征溫度粘流溫度的定義和應(yīng)用12（二）晶態(tài)高聚物的物理狀態(tài)

結(jié)晶性高聚物按成型工藝條件的不同可以結(jié)晶也可以不結(jié)晶，可以處于晶態(tài)和非晶態(tài)。結(jié)晶度較低（＜40％）的聚合物曲線形態(tài)與非晶態(tài)聚合物非常相似結(jié)晶度較高時(shí)（＞40％），其溫度－形變曲線的表現(xiàn)與其分子量有關(guān)晶態(tài)高聚物的形變-溫度曲線（結(jié)晶度＞40%）1－一般相對(duì)分子質(zhì)量；2－相對(duì)分子質(zhì)量很大14一般結(jié)晶高聚物只有兩態(tài)：

在熔點(diǎn)Tm以下處于晶態(tài)，這時(shí)與非晶態(tài)的的玻璃態(tài)相似，可以作塑料或纖維使用；在Tm以上時(shí)處于粘流態(tài)，可以進(jìn)行成型加工。相對(duì)分子質(zhì)量很大的晶態(tài)高聚物：

它在溫度到達(dá)Tm時(shí)進(jìn)入高彈態(tài)，到Tf才進(jìn)入粘流態(tài)。因此，這種高聚物有三種物理力學(xué)狀態(tài)：溫度在Tm以下時(shí)為玻璃態(tài)，溫度在Tm與Tf之間時(shí)為高彈態(tài)，溫度在Tf以上時(shí)為粘流態(tài)。這時(shí)可以進(jìn)行成型加工。

但由于高彈態(tài)一般不便成型加工，而且溫度高了又容易分解，使成型產(chǎn)品的質(zhì)量降低，為此，晶態(tài)高聚物的相對(duì)分子質(zhì)量不宜太高。15對(duì)于結(jié)晶性高聚物，由熔融狀態(tài)下突然冷卻，可以生成非晶態(tài)結(jié)晶性高聚物，這種狀態(tài)下的高聚物形變-溫度曲線如下圖中的曲線3聚苯乙烯的形變-溫度曲線1-晶態(tài)等規(guī)PS；2-無(wú)規(guī)PS；3-晶態(tài)等規(guī)PS16晶態(tài)高聚物的物理力學(xué)狀態(tài)與相對(duì)分子質(zhì)量及溫度的關(guān)系晶態(tài)高聚物的物理力學(xué)狀態(tài)與平均相對(duì)分子質(zhì)量及溫度的關(guān)系曲線17熔點(diǎn)：是在平衡狀態(tài)下晶態(tài)完全消失的溫度，一般用Tm表示。晶態(tài)高聚物的熔點(diǎn)

對(duì)于晶態(tài)高聚物的塑料和纖維來(lái)說(shuō)，Tm是它們的最高使用溫度，又是它們的耐熱溫度，還是這類高聚物成型加工的最低溫度。18晶態(tài)高聚物的比體積隨溫度的變化小分子物質(zhì)結(jié)晶的比體積隨溫度的變化小分子結(jié)晶物質(zhì)與晶態(tài)高聚物的熔融過程比較最大的差別是：小分子結(jié)晶的熔點(diǎn)無(wú)記憶性，與結(jié)晶的過程無(wú)關(guān)；

而晶態(tài)高聚物的熔點(diǎn)有記憶性(與結(jié)晶的過程有關(guān))19天然橡膠熔融溫度與結(jié)晶溫度關(guān)系圖低溫下結(jié)晶，熔化的溫度范圍寬，熔點(diǎn)低；高溫下結(jié)晶，熔化的溫度窄，熔點(diǎn)高。20熔點(diǎn)是結(jié)晶高聚物的最高使用溫度，所以熔點(diǎn)