第五章 高聚物的物理状态与特征温度.ppt

1、第五章 高聚物的物理状态与特征温度,化学工业出版社,学习目的要求 学习并掌握高聚物的物理状态类型； 特征温度的定义、影响因素与测定。,5-1高聚物的物理状态,高聚物的物理状态主要随温度而变化，是某一温度下的客观表现。 一、线型非晶态高聚物的物理状态 线型非晶态高聚物的形变-温度曲线 线型非晶态高聚物的三种物理状态,5-1高聚物的物理状态,线型非晶态高聚物的三种物理状态的对比 线型非晶态高聚物物理状态与相对分子质量的关系,5-1高聚物的物理状态,线型非晶态高聚物的物理状态与平均相对分子质量、温度的关系 二、结晶态高聚物的物理状态结晶态高聚物的形变-温度曲线,5-1高聚物的物理状态,结晶态高聚物的

2、物理状态 注意：由于高弹态对成型加工不利，因此，一般情况下，对结晶态高聚物而言要严格 控制相对分子质量，防止很大造成的不良影响。,5-1高聚物的物理状态,结晶态高聚物的物理状态与平均相对分子质量、温度的关系,5-2高聚物的各种特征温度,常见的高聚物特征温度 一、玻璃化温度 定义 高聚物分子链段开始运动或冻结的温度。 玻璃化温度的使用价值 玻璃温度是非晶态高聚物作为塑料使用的最高温度；是作为橡胶使用的最低温度。 影响玻璃化温度的因素,5-2高聚物的各种特征温度,5-2高聚物的各种特征温度,主链柔性对玻璃温度的影响 规律：对主链柔性有影响的因素，都影响玻璃化温度。为柔性越大，其玻璃化温度越 低。

3、实例附表6 分子间作用力对玻璃化温度的影响 规律：分子间作用力越大，其玻璃化温度越高。 实例附表7 相对分子质量对玻璃化温度的影响 规律： 即玻璃化温度随高聚物平均相对分子质量的增加而增大，但当平均相对分子质量增加 到一定程度时，玻璃化温度趋于某一定值。,5-2高聚物的各种特征温度,实例线型非晶高聚物物理状态与相对分子质量的关系图 共聚对玻璃化温度的影响 规律：共聚可以调整高聚物的玻璃化温度。 实例双组分共聚物玻璃化温度的计算 交联对玻璃化温度的影响 规律：适度交联，可以提高玻璃化温度。 实例橡胶的交联,5-2高聚物的各种特征温度,增塑剂对玻璃化温度的影响 规律：随着增塑剂加入量的增加，玻璃化

4、温度下降。 极性增塑剂加入到极性高聚物之中，服从如下规律： 非极性增塑剂加入到非极性高聚物之中，服从如下规律： 实例PVC加入增塑剂 外界条件的影响 外力大小对高聚物施加的外力越大， 玻璃化温度下降越低。 外力作用时间时间越长，玻璃化温 度越低。 升温速度升温速度越快，玻璃化温 度越高。,5-2高聚物的各种特征温度,玻璃化温度的测定 原理：利用高聚物在发生玻璃化转变的同时各种物理参数均发生变化的特性进行测 定。 测定方法,5-2高聚物的各种特征温度,二、熔点 定义 平衡状态下晶体完全消失的温度。 熔点的使用价值 是晶态高聚物用于塑料和纤维时的最高使用温度，又是它们的耐热温度和成型加工的 最低温

5、度。 小分子结晶与高聚物结晶熔融过程的对比 熔融曲线,5-2高聚物的各种特征温度,熔融过程特点 实例天然橡胶熔融温度与结晶温度的关系,5-2高聚物的各种特征温度,提高熔点的办法 理论依据 提高H的办法 规律：在高分子主链或侧基上引入极性基团等来增大分子间的作用力。 实例 高聚物 取代基重复结构单元 熔点(Tm)/K 聚乙烯 CH2CH2 410 聚氯乙烯 Cl CH2CH 483 聚丙烯腈CN CH2CH 590 尼龙-66NH(CH2)6NHCO (CH2)4CO 538,H或S，则Tm,5-2高聚物的各种特征温度,降低S的办法 规律：在主链上引入苯环，降低柔性，增加刚性，降低体系混乱程度来

6、降低S。 实例： 聚乙烯 CH2CH2Tm410K 聚对二甲苯CH2CH2 Tm640K 聚苯 Tm803K 熔点的测定方法 同玻璃化温度的测定方法 三、黏流温度 定义 非晶态高聚物熔化后发生黏性流动的温度。 黏流温度的使用价值 是非晶态高聚物成型加工的最低温度。,5-2高聚物的各种特征温度,影响黏流温度的因素 柔性、刚性，Tf； 平均相对分子质量，内摩擦力， Tf。 影响黏流温度的测定 采用热-机械曲线法、DTA法等测定方法。 四、软化温度 定义 在某一指定试样大小、升温速度、施加外力方式等条件下，测定高聚物试样达到一定 形变时的温度。 软化温度的使用价值 是产品质量控制、成型加工和应用的参

7、数之一。 软化温度的表示方法 马丁耐热温度 测试条件：升温速度10/12min专用设备：马丁耐热试验箱 悬臂弯曲力5MPa 温度确定长240mm横杆项指示下降6cm所对应的温度,5-2高聚物的各种特征温度,维卡耐热温度 测试条件：试样10mm10mm3mm 升温速度（50.5）/6min或（121）/12min 圆柱压针截面积1mm2 压入负荷5kg或1kg 温度确定圆柱形针压入1mm所对应的温度 弯曲负荷热变形温度（简称热变形温度） 测试条件：试样 120mm313mm15mm 升温速度（121）/6min 弯曲应力1.85MPa （或0.46MPa静弯曲负荷） 温度确定试样达到规定弯曲时所对应的温度 五、热分解温度 定义 在加热条件下，高聚物材料开始发生交联、降解等化学变化的温度。 热分解温度的使用价值 是高聚物材料成型加工不能超过的温度