高聚物的物理性能.ppt

第五章高聚物的物理性能
学习目的要求
学习并掌握高聚物的物理状态、特征温度与使用;溶解过程、溶剂选择、相对分子质量表述与测定方法;初步掌握高聚物的力学性能、松弛性质等,了解高聚物的黏流特性、电、光、热、及透气性能。
§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
A
B
C
D
E
Tb
Tg
Tf
T/℃
形变%
A-玻璃态;B-过渡区;C-高弹态;D-过渡区;E-黏流态
Tb-脆化温度;Tg-玻璃化温度;Tf-黏流温度
玻璃态
高弹态
黏流态
线型非晶高聚物的物理状态
§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
三种物理状态
运动单元
力学行为特征
应用
玻璃态
Tb~Tg
键长、键角
基团
形变小,并且形变可逆,属于普弹性能。结构类似玻璃,弹性模量大。
塑料、纤维
高弹态
Tg~Tf
链段
形变大,形变可逆,弹性模量较小。
橡胶
黏流态
Tf~Td
链段、大分子链
形变为不可逆,属于永久形变,无强度。流动取决于相对分子质量大小。
成型加工、油漆、黏合剂
0
40
80
120
160
温度(℃)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
形变(%)
不同相对分子质量聚苯乙烯的形变-温度曲线
图中标注数据(相对分子质量)
1-360;2-440;3-500;4-1140;
5-3000;6-40000;7-120000;
8-550000;9-638000
§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
M
T
玻璃态
高弹态
黏流态
过渡区
Tg
Tf
高弹态、黏流态及两者之间的过渡区均随相对分子质量和温度的增加而变宽。
1
2
形变%
Tg
Tm
Tf
T/℃
1-相对分子质量较小
2-相对分子质量很大
§5-1 高聚物的物理状态
●结晶态高聚物的物理状态
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。
结晶态高聚物的物理状态
玻璃态
黏流态
黏流态
玻璃态
高弹态
M较小
M很大
§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
玻璃态
皮革态(硬而韧)
高弹态
过渡区
黏流态
T
M
Tg
Tm
Tf
玻璃化温度与熔点在平均相对分子质量较小时随平均相对分子质量的增加而增高;但很大时,变化较小;过渡区也随平均相对分子质量的增加而加宽。
§5-2 高聚物的各种特征温度与测定
●常见的高聚物特征温度
一、玻璃化温度
●定义
高聚物分子链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
高聚物特征温度
Tg-玻璃化温度(glass-transition temperature)
Tm-熔点(melting point)
Tf-黏流温度(viscous flow temperature)
Ts-软化温度(softening temperature)
Td-热分解温度(thermal destruction temperature)
Tb-脆化温度(brittlenss temperature)
§5-2 高聚物的各种特征温度与测定
影响玻璃化
温度的因素
主链柔性
分子间
作用力
相对分
子质量
交联
共聚
增塑剂
升温速度
外力大小
作用时间
§5-2 高聚物的各种特征温度与测定
▲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。
▓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。
Tg
∞
M
§5-2 高聚物的各种特征温度与测定
▓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