高分子结构与性能关系

1、高分子聚合物结构与性能的关系汇报人：万伟2014.7.21熵弹性和玻璃化转变聚合物结晶应力应变性能主要内容绝缘性 重量轻透明性 色彩易加工化学惰性高弹性高韧性 高分子的一般性质1.熵弹性和玻璃化转变两种弹性能弹性：以降低能量为驱动力的弹性熵弹性：以熵增为驱动力的弹性气体分子构成橡胶弹性体的三个要件 必须由长链聚合物构成 聚合物链必须具有高度柔性， 保证材料可以发生大变形 保证外力去除后在熵增驱动下形变回复 基团的体积、极性、数量、距离、对称性 聚合物链必须为交联网络聚合物的运动状态玻璃态橡胶态粘流态1 玻璃区：分子内旋2 转变区：不同长度链段开始运动3 橡胶平台：缠结点起到临时交联点作用，链段

2、运动，整链不动4 粘流态：整链发生流动不可逆塑性形变热焓松弛松弛过程: 体系受到扰动后向新平衡态的过渡温度高：链段运动易温度低：链段运动难差示扫描量热计(DSC)玻璃化温度Tg的影响因素 链柔性影响 分子量 压力 共聚 共混 交联“海-岛结构”聚合物共混分为三大类：1. 均相体系2. 非均相体系 “海-岛结构”，为一种两相体系，且一相为连续相，一相为分散相 “海-海结构”， 也是两相体系，但两相皆为连续相，相互贯穿。 两相之间界面结合的良好与否，无疑会对共混物的性能产生重要影响。相容性共混物各组分彼此相互容纳，形成宏观均匀材料的能力。(1)完全相容：形成的共混物只有一个Tg；(2)部分相容：共

3、混后，形成的共混物仍有两个Tg，与混合前相比，两个Tg相互靠近了；(3)不相容：共混后仍是两个Tg，且其位置与混合前基本相同。2.聚合物结晶聚合物结晶取决于聚合物分子的规整性规整性化学结构规整性：头尾结构立体结构规整性：顺反异构，全同、间同、无规基团太大，运动困难，延缓结晶结晶过程：先成核，再扩散生长成核剂的加入会减小球晶尺寸，增大透明度，提高韧性，提高结晶温度(1) 直径从0.11cm(2) 结晶度远低于100%(3) 由纤维状晶片(晶叠)组成(4) 沿径向恒速增长(5) 分子链垂直于径向(6) 交叉偏振光下可观察到Maltese十字球晶熔体结晶中常见的成核方式与晶体形态点成核：生成球晶 行

4、成核：生成串晶 面成核：生成横晶聚合物结晶的影响因素温度： 温度高，成核难，晶核少但扩散易 温度低，成核易，晶核多但扩散难拉伸： 拉伸使分子链的熵值降低，加快结晶速率分子量： 分子量越高，结晶速率越慢溶剂： 降低结晶速率取向一维取向：拉伸，如纺丝过程二维取向：吹膜或双向拉伸取向方向上原子之间的作用力以化学键为主，垂直取向方向原子之间的作用力以范德华力为主取向度的测定方法双折射法声速法红外二色法X光衍射法力学性能：抗张强度及挠曲疲劳强度在取向方向上大大增加，而与其垂直的方向上降低光学性能：双折射现象热学性能：Tg提高，结晶度增加取向可诱导结晶，提高结晶速率3.应力应变性能胡克定律：符合胡克定律的

5、固体称胡克固体，亦称理想弹性体，应变与应变呈线性关系。固体这种对外力的响应称线性弹性响应牛顿流体定律：符合牛顿流体定律的流体称牛顿流体，亦称理想粘流体，应变与应变速率呈线性关系。液体这种对外力的响应称线性粘性响应G粘弹性弹性：存在一个与外力平衡的应变，达到平衡，形变停止粘性：不存在与外力平衡的应变，外力不去，形变不止G聚合物：粘弹性G影响粘度的两个最重要因素：温度与剪切温度RTEe/0影响本质是运动能力剪切1naK影响本质是链伸展柔性分子链对剪切敏感刚性分子链对温度敏感蠕变及回复曲线0J恒定应力下材料的形变随时间发展的过程 链段沿外力方向开始取向 吸收能量，是聚合物韧性的根源 温度越低，受迫成分越大，屈服强度越高 屈服发生时，产生银纹和剪切带屈服(1) 使用温度必须高于橡胶的玻璃化温度(2) 橡胶必须构成另一相，不能与塑料互溶，但要与塑料有一定粘合性(3) 橡胶粒子应处于最佳粒度(4) 橡胶粒子要达到一定用量在脆性塑料中加入橡胶粒子: 引发银纹和终止银纹增韧 弹性体增韧体系(1)损害了材料宝贵的强度和刚性(2)影响了加工流动性和耐热变形性(3)使材料的成本提高刚性粒子增韧体系(1)提高材料抗冲性能的同