第五章聚合物的转变与松弛.ppt

1、第五章聚合物的分子运动和转化，修订学时：6-8学时主要参考书：高分子物理何曼等(P224-260 )高分子物理刘凤岐等(P185-223 )，重点内容：聚合物的分子运动和力学状态的关系玻璃化转变过程中对应的自由体积理论，玻璃化温度的影响因素和调节手段聚合物的教学目的：通过本章的学习，全面理解和把握高分子运动的特征、聚合物的玻璃化、晶体和熔融的过程和特征，建立分子运动和分子结构与力学状态的关系，为下几章聚合物力学性能的学习奠定基础。 教育内容：聚合物分子运动的特征玻璃化转变结晶行为和结晶动力学熔融热力学。 5.1聚合物分子运动的主要特征、力学状态和热转变，本发明内容：探讨聚合物分子运动的主要特征

2、运动单元的多重性分子运动的时间依赖性分子运动的温度依赖性聚合物的力学状态和热转变、引用、分子运动的意义：链结构不同的聚合物，链结构相同而凝聚状态结构不同， 链结构和凝聚状态结构相同可以具有不同的宏观物性，可以具有不同的宏观物性，可以具有不同的宏观物性，分子运动的不同、微观、介体结构、链结构、凝聚状态结构、宏观物性、强度、变形， 确定流变结构确定高分子化合物确定外界条件确定的物理性能或分子运动方式：结构与性能之间不是单纯的关系，例如由于SBR常温高弹状态SBR 50玻璃状态，研究探索各种环境下高分子的运动规律，从分子运动的角度讨论高分子材料各区域的实际问题，是高分子物理学的精髓(1)运动单元的多

3、重性、低分子运动：分子内原子的振动、旋转和分子的平移结构的多层性、分子量的多分散性、运动单元的多重性、侧基、支链、链节、链段、分子链、 整个晶体区的运动、1 .整链的运动、以整个高分子链为质量中心的移动，即分子链间的移动、聚合物加工中的流动、聚合物使用中的尺寸不稳定性(塑性变形、永久变形)、整链运动的结果，各种运动单元的运动方式、2 .段的运动，由于主链键的内旋转， 分子中的一些分段相对于其他一些分段运动，但分子质量中心可以保持不稳定，高弹性：分段运动的结果(拉伸恢复)流动性：分段协同运动，引起分子重心位移，分段运动是高分子运动单元中最重要的运动单元注意：链段具有多分散性，3 .链段的运动为高

4、分子主链上的几个化学键(相当于链段)的协同运动、或者复链高分子的复链运动、同一聚合物、同一分子链、不同分子链、链段大小、数量不同、统一的，5 .晶体区域内的分子运动， 结晶型的转移从不稳定的结晶型向稳定的结晶型转移结晶区域缺陷的运动结晶区域的完备，4 .侧基，分支的运动，侧基，分支相对于主链的摆动，旋转，自身的内转等。 侧基、支链段的分子链晶体区域内的分子运动，从运动单元小时到大时、小时的运动单元、大时的运动单元、5种运动单元的运动主要由外场的条件决定，可以独立运动也可以同时运动。二、分子运动的时间依赖性，物质从一个平衡状态，适合外界条件的另一个平衡状态，在一定的温度和外场作用下，通过分子运动

5、，低分子是瞬低过程，这个过程只有10-8 10-10秒。 高分子在速度过程中，需要时间，弛豫过程，弛豫时间：数秒，数日，数月，运动单元大小不同，各运动单元之间的协调克服了体系的内摩擦和分子间力，弛豫过程中高分子化合物处于非平衡状态，其物理量(体积，高分子化合物在加工、使用、储藏过程中处于非平衡状态的时间长，机会多例如，长度为x的软塑料长丝在拉伸后观察到收缩过程(长度增量随时间的变化)，并且显示了微观状态的变化：应变恢复曲线。 x、t、拉伸橡胶的恢复曲线、X(0)/e、Xo第一个变量； X(t )应变恢复量变量变为原来长度的1/e所需的时间松弛时间是表示松弛过程进展(分子运动)的快慢的物理量，反

6、映了分子热运动的情况。 1) 0，松弛过程进行的非常迅速的瞬时过程低分子，=10-810-10s 2)是比较大的数值松弛过程的高分子，=10-110 4 s，运动单位的松弛时间与分子链的柔软性、分子间力有关，与运动单位的大小有关，分段运动的松弛时间长， 小尺寸单位的松弛时间短，整链运动的松弛时间长，每个运动单位对应一定的松弛时间，因此，聚合物的3 .分子运动的温度依赖性，1 .活化运动单元，温度上升，分子的热运动的能量增加，达到某个运动单元的运动所需的能量，则该运动单元2 .增加分子间的自由空间，温度上升，高分子化合物体积膨胀，自由空间变大。 当自由空间增加到某个运动单元所需的尺寸时，该运动单

7、元可以自由运动。 提高温度加速分子热运动：为分子运动提供必要的能量和空间。 小尺寸运动单元的运动所需的能量和自由空间比较小大尺寸运动单元的运动所需的能量和自由空间比较大。 温度上升的话分子运动方式也变化：1)极低温下只有原子的振动2 )温度上升，发生分支链，侧基和连杆的运动3 )温度进一步上升的分段，可以克服障碍开始运动4 )温度一定程度上升的话，大分子链整体可以运动的温度低的东西温度与弛豫时间的定性关系随着温度的升高，分子的热运动能力增大，内摩擦阻力降低，聚合物对外部作用的响应加快，弛豫过程加速，弛豫时间降低。 弛豫时间与温度的关系为：1 .小尺寸单元的运动和整链运动： Eyring方程式，2 .分段的运动： WLF方程式，相同的力学弛豫行为：高温，短时间内可以观察到低温，长时间。 运动单元的多重性2 .聚合物的分子运动为什么有时间依赖性放松时间的定义是怎样定义的？ 分子运动的时间依赖性3 .聚合物的分子运动为何有温度依赖性分子运动的温度依赖性，52高分子化合物的力学状态和热转移，力学状态高分子化合物的力学性能随温度变化的特征状态。 即分子热