第五章聚合物的转变与松弛技术分析.ppt

高分子的结构高聚物的性能高分子的运动方式决定了宏观表现为高聚物结构与性能的关系是高分子物理研究的基本内容§ 聚合物分子运动的特点§ 玻璃化转变§ 结晶行为和结晶动力学§ 熔融热力学 PMMA, T>100 ? C, 变软 Rubber 在低温下变硬尽管结构无变化,但对于不同温度或外力,分子运动是不同的,物理性质也不同。原因——分子运动不同,高聚物显示不同的物理性质 Characters of the polymer molecular movements 高聚物分子运动特点不同物质,结构不同,在相同外界条件下,分子运动不同,从而表现出的性能不同。相同物质,在不同外界条件下,分子运动不同,从而表现出的性能也不同。通常,学****聚合物分子运动的规律,了解聚合物在不同温度下呈现的力学状态、热转变与松弛以及玻璃化温度和熔点的影响因素,对于合理选用材料、确定加工工艺条件以及材料改性等等都是重要的。(1)分子运动的多重性 Varieties of molecular movements (2)分子运动与时间的关系 The relationship with time (3)分子运动与温度的关系 The relationship with temperature 多种运动单元多种运动方式 Small molecules, ?=10 -8 ~10 -10s High molecules, ?=10 -1 ~10 +4sT?T ? of the polymer molecular movements 高聚物分子运动特点(1) 运动单元的多重性 Varieties of molecular movements 多种运动单元:如侧基、支链、链节、链段、整个分子链等多种运动方式由于高分子的长链结构,分子量不仅高,还具有多分散性,此外,它还可以带有不同的侧基,加上支化,交联,结晶,取向,共聚等,使得高分子的运动单元具有多重性,或者说高聚物的分子运动有多重模式。小尺寸运动单元(链段尺寸以下) 大尺寸运动单元(链段尺寸以上) 分子运动单元?链段的运动——主链中碳-碳单键的内旋转,使得高分子链有可能在整个分子不动,即分子链质量中心不变的情况下, 一部分链段相对于另一部分链段而运动。?链节的运动——比链段还小的运动单元。?侧基的运动——侧基运动是多种多样的,如转动,内旋转,端基的运动等。?高分子的整体运动——高分子作为整体呈现质量中心的移动?晶区内的运动——晶型转变,晶区缺陷的运动,晶区中的局部松弛模式等(2) Time dependence 分子运动的时间依赖性在一定的温度和外力作用下,高聚物分子从一种平衡态过渡到另一种平衡态需要一定的时间。 Relaxation time ?:形变量恢复到原长度的 1/e 时所需的时间?/0 texx ????低分子,?10 -8 ~10 -10 s, 可以看着是无松弛的瞬时过程。高分子,?10 -1 ~10 +4 s或更大, 可明显观察到松弛过程。分子运动的时间依赖性高分子热运动是一个松弛过程。松弛时间的大小取决于材料的固有性质以及温度、外力的大小。松弛时间谱:由于聚合物分子量具有多分散性、运动单元具有多重性,松弛时间不是单一的。在一定的范围内可以认为松弛时间具有一个连续的分布,称作“松弛时间谱”。