高聚物的电、光、透气性能.ppt

第九章,高聚物的电、光、透气性能,第九章高聚物的电、光、透气性能第一节静电现象,1）静电的产生,(1)接触起电;(2)摩擦起电,第九章高聚物的电、光、透气性能第一节静电现象,2）静电的消散,(1)表面传导,(2)内部传导,(3)向空气放电,(4)从空气吸附相反离子,第九章高聚物的电、光、透气性能第一节静电现象,3)静电的解决方法,(1)接地,(2)加入导电物质以降低材料的体积电阻率值,(3)添加抗静电剂,(4)空气加湿或电离化,(5)制品表面离子化,(6)相互抵消,第九章高聚物的电、光、透气性能第二节光学性能,1)均相物质的光吸收,多数聚合物的化学键和基团的光吸收波长不在可见光谱内，因此均质聚合物，如非晶聚合物PMMA、PS、PC等及结晶度很低的PVC、PVA等是透明的。,如聚合物分子中含有较多的容易极化的基团，如芳环、共轭双键和羰基等，吸收区可扩大到可见光谱内，从而显示颜色。,第九章高聚物的电、光、透气性能第二节光学性能,2)非均相物质的光吸收,结晶聚合物的分散相晶体粒子是透明的，当其尺寸大于可见光的波长，同时其折光指数与聚合物非晶区连续相相差较大时，照射的光现在晶体粒子界面上发生散射形成光雾成乳浊状，而不完全透明。,填充聚合物的分散相填充粒子本身不透明，粒子尺寸大于可见光的波长时，填充粒子达到一定填充量后，既不透光又不发生衍射，所以不透明。,第九章高聚物的电、光、透气性能第二节光学性能,3)提高聚合物制品透明性的方法,采用不结晶或很难结晶而且性能较优良的均聚合物，例如PC、PMMA、PS、PVC等树脂制造透明塑料制件。,采用难结晶的共聚物代替均聚物，例如加入少量环己撑二甲醇的共聚PET树脂不结晶，制造透明的饮料瓶。,对PP等结晶性塑料采用快冷却或加入成核剂的方法来降低其结晶度和减小晶粒尺寸，可以减小雾度和大大提高制品透明性。,第九章高聚物的电、光、透气性能第二节光学性能,使聚合物中不含或尽量少含Fe、Mn、Cu等重金属离子，避免使用不溶性的固体填料，稳定剂和颜料等。,部分混溶的高分子两相体系当分散相发生明显相分离时透明度明显下降，提高其透明性的方法有：使两相的折光系数相近；减小分散相粒子尺寸，使光线发生衍射透过。,拉伸取向（特别是双轴取向）可以提高PP、PET等聚合物的透明性。,使树脂充分干燥，彻底去除其中的灰尘杂质。模具表面高度抛光。采用适宜的模具结构和加工工艺。,3)提高聚合物制品透明性的方法,聚合物对光的反射,第九章高聚物的电、光、透气性能第二节光学性能,聚合物表面反射（光泽性）的控制和应用,1）聚合物在进行挤出或注射加工时，熔体流速过高或料温过低会导致熔体破裂现象，使制品表面粗糙无光，光泽性变差。,2）结晶聚合物如PE、PP、PA、PTFE等制品由于球晶粒子产生漫反射以及制品内反射消失,光泽性较差。采取加入成核剂及快速冷却等方法可以提高光泽性。,3）拉伸有利于减少材料的表面裂缝及材料中的空穴和大球晶，因而取向(特别是双轴取向）后的薄膜和片材的表面光泽性较好。,第九章高聚物的电、光、透气性能第二节光学性能,4）聚合物中加入粉状填料可以形成凹凸不平的表面和消除内表面的反射，形成无光（消光）制品。,5）橡胶增韧的塑料表面光泽性较差。,6）珠光塑料制品。将两种不相容的折光指数不同的透明塑料进行共混可以制成具有美丽的珍珠光泽或金属光泽的制品。,7）塑料光纤。,聚合物对光的反射,聚合物表面反射（光泽性）的控制和应用,第九章高聚物的电、光、透气性能第三节透气性能,聚合物的透气机理和公式,低分子气体或液体透过聚合物薄膜分三步进行：气体或蒸汽在薄膜的一侧表面溶解；在一定浓度下在薄膜内溶解；最后从浓度低，即压力低的另一侧表面蒸发。,前两步的速度最慢，因此聚合物主要取决于气体在聚合物中的溶解和扩散速度。,透气的推动力是聚合物薄膜两边气体或液体的压力差或浓度差。,第九章高聚物的电、光、透气性能第三节透气性能,第九章高聚物的电、光、透气性能第三节透气性能,第九章高聚物的电、光、透气性能第三节透气性能,第九章高聚物的电、光、透气性能第三节透气性能,1)溶解过程,根据Henry定律，在恒温恒压下达到溶解平衡时，一种气体在溶液（溶解有气体的聚合物）中的平衡浓度和该气体的压力成正比：c=sp,气体压力越大及溶解系数越大时，聚合物溶解气体的平衡浓度越大。,第九章高聚物的电、光、透气性能第三节透气性能,2)扩散过程,在恒温恒压差下，气体在薄膜内的扩散速率也恒定，扩散过程服从Fick定律：dcJ=-Ddx,当厚度为l的聚合物薄膜两边的气体达到扩散平衡时，两边气体的浓度c1、c2均恒定，得：D(c1-c2)J=l,第九章高聚物的电、光、透气性能第三节透气性能,3)透气性公式,由于气体的透过是上述两个过程共同决定的，所以代入得到：J=DS(p1-p2)/l=P(p1-p2)/l,透过系数P可以表示成：透压气体量(m3)薄膜厚度(m)P=薄膜面积(m2)时间(s)气体压差(Pa),第九章高聚物的电、光、透气性能第三节透气性能,4)多层薄膜,当一种气体在平衡状态下透过若干层材料时，各层材料所透过的气体量相等。但各层推动气体透过的压力差不一样，其加和等于总压力差。则：l0l1l2l3P0=P1+P2+P3,5)混合气体,混合气体分别计算每种气体透过量再进行加和。,第九章高聚物的电、光、透气性能第三节透气性能,影响透气性的因素,1）相溶性极性气体容易溶于极性聚合物，非极性气体易溶于非极性聚合物；若有机溶剂的蒸汽能使聚合物溶胀，则透过系数高。,2）气体分子大小对同一聚合物来说，氧气透过系数高于氮气。直链烷烃透过系数高于支链。,3）聚合物结构当聚合物的刚性、极性和对称性以及结晶和交联等因素增加时，会降低链段运动能力和增加堆砌密度，因而阻碍气体分子的溶解和扩散，降低透气性。,第九章高聚物的电、光、透气性能第三节透气性能,4）增塑低分子增塑剂加入，透气透湿性增加。,5）聚合物两相体系两相体系的透气性介于两种均相物质之间。,6）温度对永久性气体，透过系数随温度增大；对可凝