材料表界面第六章

1、材料表界面第六章第1页，共28页，2022年，5月20日，4点36分，星期四第六章 高分子材料的表面张力第2页，共28页，2022年，5月20日，4点36分，星期四高分子材料：以高分子化合物为基础的材料。包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料。什么是高分子材料？粘结剂第3页，共28页，2022年，5月20日，4点36分，星期四高分子材料占飞机总重的65。（即使采用最轻铝/钛合金，其比重也大于2.7，而高分子材料的比重为1.5左右）高分子材料在国民经济中的地位第4页，共28页，2022年，5月20日，4点36分，星期四第5页，共28页，2022年，5月20日，4点36分，星期四高分

2、子材料的重要性第6页，共28页，2022年，5月20日，4点36分，星期四高聚物对其他材料的粘接合成纤维表面的染色 塑料表面的喷金 塑料薄膜的印刷 涂料对金属或木材表面的涂覆 高分子材料表界面特性 意义高分子材料表界面特性表面张力是材料表界面的最基本性能之一。第7页，共28页，2022年，5月20日，4点36分，星期四6.2 表面形态对表面张力的影响6.1 表面张力与温度的关系6.3 表面张力与相对分子质量的关系6.4 表面张力与分子结构的关系6.5 表面张力与内聚能密度6.6 共聚和共混对表面张力的影响第六章 高分子材料的表面张力6.7 固体聚合物表面张力的测定方法第8页，共28页，2022

3、年，5月20日，4点36分，星期四表面张力 由于分子在体相内部与界面上所处的环境是不同的，产生了净吸力。而净吸力会在界面各处产生一种张力。 把作用于单位边界线上的这种力称为表面张力，用 表示，单位是Nm-1。第9页，共28页，2022年，5月20日，4点36分，星期四6.1 表面张力与温度的关系聚合物液体或熔体的表面张力也随温度的上升而下降。第10页，共28页，2022年，5月20日，4点36分，星期四 Guggenheim曾提出表面张力与温度关系的经验式：0为T=0K时的表面张力，Tc为临界温度微分T/Tc 1正常温度范围内，表面张力与温度的关系呈直线关系。6.1 表面张力与温度的关系临界温

4、度就是某种气体能压缩成液体的最高温度，高于这个温度，无论多大压力都不能使它液化。第11页，共28页，2022年，5月20日，4点36分，星期四6.1 表面张力与温度的关系利用表面张力与温度的线性关系，可间接地测试固态聚合物的表面张力。-第一种得到表面张力的方法缺点：（1）没有考虑相变的影响（2）测试结果不准确第12页，共28页，2022年，5月20日，4点36分，星期四 Macleod （麦克劳德）方程：为密度n为常数 密度一般随温度升高而下降。方程同样表明表面张力随温度升高而下降。对聚合物来说，n值从3.0变化到4.4，可近似取作4。6.1 表面张力与温度的关系第13页，共28页，2022年

5、，5月20日，4点36分，星期四6.2 表面形态对表面张力的影响高分子聚合物晶态非晶态晶态的密度一般高于非晶态晶态的表面张力一般高于非晶态高聚物熔体冷却固化时，通常表面生成非晶态高聚物，本体则富集晶态高聚物，以降低体系的能量。如果使高聚物熔体在具有不同表面能的表面上冷却，可得到结晶度不同的表面，这类表面具有不同的表面张力。 第14页，共28页，2022年，5月20日，4点36分，星期四6.2 表面形态对表面张力的影响第15页，共28页，2022年，5月20日，4点36分，星期四高聚物的性能与分子量的关系： Xb：聚合物的某种性能； Xb：分子量无穷大时的性能； Kb：常数； Mn：高聚物的数均

6、分子量。表面张力与分子量？6.3 表面张力与相对分子质量的关系性能：如玻璃化转变温度、热容、比热、热膨胀系数、折射率、拉伸强度等。第16页，共28页，2022年，5月20日，4点36分，星期四 研究表明：同系高聚物的表面张力也随分子量的增加而增加。但表面张力不是与分子量的M-1，而是与M-2/3呈线性关系，即： 表面张力与分子量的另一个有用的关系式是： 6.3 表面张力与相对分子质量的关系 ：分子量无穷大时的表面张力（常数） 以-M-2/3或1/4对M-1作图，并外推到高分子量区域，即可间接得到固态高聚物的表面张力。- 第二种得到表面张力的方法第17页，共28页，2022年，5月20日，4点3

7、6分，星期四6.3 表面张力与相对分子质量的关系正烷烃第18页，共28页，2022年，5月20日，4点36分，星期四6.3 表面张力与相对分子质量的关系聚乙二醇分子端基上的羟基之间发生氢键缔合作用，结果使低聚物的性能变得像相对分子质量无穷大一样。特例第19页，共28页，2022年，5月20日，4点36分，星期四 等张比容是与物质的分子结构密切有关的量，摩尔体积与物质的密度有关，因而也与温度有关。因此，影响表面张力的两个重要因素是温度和分子结构。6.4 表面张力与分子结构的关系 等张比容经验公式：等张比容摩尔体积第20页，共28页，2022年，5月20日，4点36分，星期四第21页，共28页，2

8、022年，5月20日，4点36分，星期四6.4 表面张力与分子结构的关系 等张比容经验公式：等张比容摩尔体积若聚合物单元组成明确，则可由等张比容估算其表面张力。- 第三种得到表面张力的方法第22页，共28页，2022年，5月20日，4点36分，星期四6.4 表面张力与分子结构的关系第23页，共28页，2022年，5月20日，4点36分，星期四6.2 表面形态对表面张力的影响6.1 表面张力与温度的关系6.3 表面张力与相对分子质量的关系6.4 表面张力与分子结构的关系第24页，共28页，2022年，5月20日，4点36分，星期四固体聚合物表面张力的测试方法（1）由熔融聚合物的表面张力-温度关系外推；（2）由表面张力与分子量关系，以-Mn-2/3或 1/4对Mn-1作图外推；（3）由等张比容法估算第25页，共28页，2022年，5月20日，4点36分，星期四下节课内容6.5 表面张力与内聚能密度6.6 共聚和共混对表面张力的影响第26页，共28页，2022年，5月20日，4点36分，星期