《高分子物理》

1、高分子物理高分子物理復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)第一章 緒論一、高聚物的基本概念高聚物：高聚物的特點(diǎn)：相對(duì)分子質(zhì)量大，分子鏈長(zhǎng)，相對(duì)分子質(zhì)量具有多分散性；二、高聚物的命名與分類(lèi)命名：尼龍、聚酯分類(lèi)：碳鏈、雜鏈、元素有機(jī)、無(wú)機(jī) 線(xiàn)型、支鏈型、體型第二章 高分子鏈的結(jié)構(gòu)高分子的結(jié)構(gòu)層次一次結(jié)構(gòu)：近程結(jié)構(gòu)、鏈結(jié)構(gòu)二次結(jié)構(gòu)：遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)、構(gòu)象三次結(jié)構(gòu)：聚集態(tài)結(jié)構(gòu)第一節(jié) 高分子鏈的化學(xué)結(jié)構(gòu)及構(gòu)型一、高分子鏈的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)二、高分子鏈的連接方式頭-頭、頭-尾、尾-尾無(wú)規(guī)、交替、嵌段、接枝三、高分子鏈的幾何形狀四、高分子鏈的旋光異構(gòu)和幾何異構(gòu)全同（等規(guī)）立構(gòu)、間同（間規(guī)）立構(gòu)、無(wú)規(guī)立構(gòu)順式、反式第二節(jié) 高分子鏈的構(gòu)象與柔性一、高

2、分子鏈的單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)是高聚物分子鏈柔性的根本原因鏈段的概念二、影響高分子鏈柔性的主要因素1、主鏈結(jié)構(gòu)：?jiǎn)捂I及其種類(lèi)、非共軛雙鍵2、取代基：多少、大小、極性、對(duì)稱(chēng)性3、交聯(lián)三、高分子鏈柔性的量度均方末端距鏈段長(zhǎng)度第三節(jié) 高分子鏈的熱運(yùn)動(dòng)1、曲柄運(yùn)動(dòng)2、鏈段運(yùn)動(dòng)3、整個(gè)分子鏈的運(yùn)動(dòng)第三章 高聚物聚集態(tài)結(jié)構(gòu)聚集態(tài)相態(tài)第一節(jié) 分子間的相互作用一、分子間的作用力分子內(nèi)：化學(xué)鍵（主價(jià)鍵）分子間：范德華力誘導(dǎo)力色散力氫鍵：H-XY (X,Y：N, O, F)高聚物無(wú)氣態(tài)二、內(nèi)聚能密度概念（CED）：?jiǎn)挝惑w積的內(nèi)聚能；290420 J/cm3第二節(jié) 高聚物的結(jié)晶形態(tài)與結(jié)構(gòu)一、高聚物的結(jié)晶形態(tài)1、單

3、晶（片晶、晶片）：稀溶液緩冷、折疊鏈2、球晶：熔體冷卻、濃溶液結(jié)晶，由片晶構(gòu)成3、纖維狀晶體（串羊肉晶體）：應(yīng)力下結(jié)晶4、柱晶：熔體在應(yīng)力作用下冷卻結(jié)晶5、伸直鏈晶體：極高壓力下結(jié)晶，可提高強(qiáng)度二、結(jié)晶高聚物的結(jié)構(gòu)模型1、纓狀膠束模型2、折疊鏈片晶結(jié)構(gòu)模型：近鄰規(guī)整折疊、松散折疊、插線(xiàn)板模型三、高聚物的結(jié)晶過(guò)程結(jié)晶過(guò)程：晶核的形成、晶體的長(zhǎng)大結(jié)晶溫度范圍：TgTm結(jié)晶度：結(jié)晶的程度，高聚物中結(jié)晶部分的質(zhì)量或體積占全體質(zhì)量或體積的百分?jǐn)?shù)。四、化學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)高聚物結(jié)晶的影響1、內(nèi)部條件：規(guī)整性、分子間作用力2、外界條件：溫度Tmax0.85Tm、雜質(zhì)第三節(jié) 非結(jié)晶高聚物的結(jié)構(gòu)一、無(wú)序結(jié)構(gòu)模型二、局部有

4、序結(jié)構(gòu)模型第四節(jié) 高聚物的取向態(tài)結(jié)構(gòu)一、取向機(jī)理與特征取向定義：非晶高聚物的鏈段或整個(gè)分子鏈，結(jié)晶高聚物的晶帶、晶片、晶粒，在外力作用下，沿外力作用的方向進(jìn)行有序排列的現(xiàn)象。取向單元：鏈段、整鏈取向特點(diǎn)：（1）兩種單元；（2）松弛過(guò)程；（3）取向與解取向的平衡二、非晶高聚物、結(jié)晶高聚物的取向過(guò)程非晶高聚物：分子鏈的舒展結(jié)晶高聚物：晶片的傾斜、晶面的滑移和轉(zhuǎn)向、晶片的破壞以及重新形成三、高聚物的取向態(tài)結(jié)構(gòu)與各向異性取向度 f =各向異性：力學(xué)強(qiáng)度、雙折射22sin2311cos321第五節(jié) 高聚物液晶態(tài)結(jié)構(gòu)第六節(jié) 高聚物復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)第四章第四章 高聚物溶液與相對(duì)分子質(zhì)量高聚物溶液與相對(duì)分子質(zhì)量

5、一、非晶態(tài)高聚物的溶解一、非晶態(tài)高聚物的溶解先溶脹，后溶解先溶脹，后溶解二、結(jié)晶高聚物的溶解二、結(jié)晶高聚物的溶解非極性：熔化后溶解非極性：熔化后溶解極性：溶劑化過(guò)程中放出熱量、破壞晶格，然后溶解極性：溶劑化過(guò)程中放出熱量、破壞晶格，然后溶解第一節(jié)第一節(jié) 高聚物的溶解高聚物的溶解三、高聚物溶液的一般特性三、高聚物溶液的一般特性（1 1）溶解過(guò)程比小分子物質(zhì)要緩慢得多）溶解過(guò)程比小分子物質(zhì)要緩慢得多（2 2）粘度比同濃度的小分子溶液大得多）粘度比同濃度的小分子溶液大得多（3 3）是處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)的真溶液）是處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)的真溶液（4 4） 大多數(shù)高聚物濃溶液都能抽絲成膜大多數(shù)高聚物濃溶液都

6、能抽絲成膜（5 5）行為與理想溶液有很大的偏差）行為與理想溶液有很大的偏差（6 6）高分子溶液的性質(zhì)存在著對(duì)分子量的依賴(lài)性）高分子溶液的性質(zhì)存在著對(duì)分子量的依賴(lài)性第二節(jié) 溶劑的選擇一、極性相似原則一、極性相似原則二、溶劑化原則二、溶劑化原則親電子：親電子：SOSO2 2OHOH，COOHCOOH， C C6 6HH4 4OHOH，=CHCN=CHCN，=CHNO=CHNO2 2，=CHONO=CHONO2 2，=CHCl=CHCl2 2，=CHCl=CHCl；給電子：給電子：CHCH2 2NHNH2 2CC6 6HH4 4NHNH2 2，CON(CHCON(CH3 3) )2 2， CONH

7、CONH ，POPO4 4，CHCH2 2COCHCOCH2 2 ， CH CH2 2OCOCHOCOCH2 2 ， CH CH2 2OCOCHOCOCH2 2 三、內(nèi)聚能密度或溶度參數(shù)相近原則三、內(nèi)聚能密度或溶度參數(shù)相近原則溶度參數(shù)溶度參數(shù) ：內(nèi)聚能密度的平方根內(nèi)聚能密度的平方根當(dāng)高聚物與溶劑的內(nèi)聚能密度或溶度參數(shù)相近時(shí)，當(dāng)高聚物與溶劑的內(nèi)聚能密度或溶度參數(shù)相近時(shí)，溶解過(guò)程方能進(jìn)行溶解過(guò)程方能進(jìn)行一般一般 1 1 2 21.51.5，大于，大于1.51.5則不溶則不溶四、混合溶劑四、混合溶劑使兩種非溶劑混合成為溶劑使兩種非溶劑混合成為溶劑=1 1 1 1+ + 2 2 2 2+第三節(jié)第三節(jié)

8、高聚物稀溶液的黏度高聚物稀溶液的黏度一、稀溶液黏度表示方法一、稀溶液黏度表示方法二、影響高聚物稀溶液黏度的因素二、影響高聚物稀溶液黏度的因素1 1、濃度、濃度2 2、相對(duì)分子質(zhì)量、相對(duì)分子質(zhì)量3 3、溶劑和溫度、溶劑和溫度第四節(jié)第四節(jié) 高聚物的相對(duì)分子質(zhì)量及測(cè)定高聚物的相對(duì)分子質(zhì)量及測(cè)定Y=YY=Y -A/M-A/M一、高聚物相對(duì)分子質(zhì)量的統(tǒng)計(jì)意義一、高聚物相對(duì)分子質(zhì)量的統(tǒng)計(jì)意義高聚物分子量的特點(diǎn)高聚物分子量的特點(diǎn)分子量在分子量在10103 3-10-107 7之間之間分子量不均一，具有多分散性分子量不均一，具有多分散性一般地：一般地：?jiǎn)畏稚ⅲ簡(jiǎn)畏稚ⅲ簔wnMMMMzwnMMMM第五節(jié)第五節(jié)

9、高聚物的分級(jí)和相對(duì)分子質(zhì)量分布高聚物的分級(jí)和相對(duì)分子質(zhì)量分布曲線(xiàn)的測(cè)定曲線(xiàn)的測(cè)定第六節(jié)第六節(jié) 聚電解質(zhì)溶液聚電解質(zhì)溶液第七節(jié)第七節(jié) 高聚物濃溶液高聚物濃溶液第五章第五章 高聚物的物理狀態(tài)與特征溫度高聚物的物理狀態(tài)與特征溫度一、線(xiàn)型非晶態(tài)高聚物的物理狀態(tài)一、線(xiàn)型非晶態(tài)高聚物的物理狀態(tài)第一節(jié)第一節(jié) 高聚物的物理狀態(tài)高聚物的物理狀態(tài)1. 1. 玻璃態(tài)玻璃態(tài) T Tb bTTTTg g 形變小、可逆，為普彈形變；形變小、可逆，為普彈形變；鏈段不運(yùn)動(dòng)，僅有較小的運(yùn)動(dòng)單元，如支鏈、鏈段不運(yùn)動(dòng)，僅有較小的運(yùn)動(dòng)單元，如支鏈、鏈節(jié)、側(cè)基等能夠做局部運(yùn)動(dòng)及鍵長(zhǎng)、鍵角鏈節(jié)、側(cè)基等能夠做局部運(yùn)動(dòng)及鍵長(zhǎng)、鍵角發(fā)生變化，

10、無(wú)構(gòu)象變化。發(fā)生變化，無(wú)構(gòu)象變化。2. 2. 高彈態(tài)（橡膠態(tài)）：高彈態(tài)（橡膠態(tài)）： T TgTTgTTf f形變大、可逆，為高彈形變；形變大、可逆，為高彈形變；對(duì)應(yīng)分子鏈段的位移，但整鏈不能移動(dòng)；對(duì)應(yīng)分子鏈段的位移，但整鏈不能移動(dòng)；3. 3. 黏流態(tài)：黏流態(tài)： T Tf fTTTTd d形變大、不可逆、且隨時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷增形變大、不可逆、且隨時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷增大，為黏性流動(dòng)；大，為黏性流動(dòng)；對(duì)應(yīng)分子整鏈的位移。具有可塑性。對(duì)應(yīng)分子整鏈的位移。具有可塑性。二、結(jié)晶態(tài)高聚物的物理狀態(tài)二、結(jié)晶態(tài)高聚物的物理狀態(tài)第二節(jié)第二節(jié) 各種特征溫度各種特征溫度T Tb b、TgTg、TmTm、T Tf f、T

11、 Td d、TsTs一、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度一、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度1. 1. 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的定義及應(yīng)用玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的定義及應(yīng)用定義：是高聚物鏈段運(yùn)動(dòng)開(kāi)始發(fā)生的溫度；定義：是高聚物鏈段運(yùn)動(dòng)開(kāi)始發(fā)生的溫度；運(yùn)用：塑料的最高使用溫度；運(yùn)用：塑料的最高使用溫度； 橡膠的最低使用溫度。橡膠的最低使用溫度。2. 2. 影響玻璃化轉(zhuǎn)變溫度影響玻璃化轉(zhuǎn)變溫度TgTg的因素的因素（1 1）內(nèi)在因素：）內(nèi)在因素： 主鏈柔性好，主鏈柔性好， T Tg g低低A.A.主鏈結(jié)構(gòu)為主鏈結(jié)構(gòu)為CCCC、CNCN、 CO CO、CSiCSi等的等的非晶態(tài)高聚物，非晶態(tài)高聚物， T Tg g低低B.B.主鏈含有苯環(huán)或雜環(huán)主鏈含有苯環(huán)

12、或雜環(huán)C.C.主鏈含極性基團(tuán)，主鏈含極性基團(tuán)， T Tg g高高D.D.主鏈含非共軛雙鍵，主鏈含非共軛雙鍵， T Tg g低低取代基：取代基：A.A.取代基的極性：極性取代基的極性：極性 ，分子間力，分子間力TTg g 例：例：PANPAN， PVC PVC， PP PP， PE PEB.B.取代基的空間效應(yīng)：取代基的空間效應(yīng)： 內(nèi)旋阻力，內(nèi)旋阻力，T Tg g 分子間距離，分子間距離， 分子間力，分子間力， T Tg g 例：例：PPPP， PS PS；丙烯酸酯聚合物；丙烯酸酯聚合物C.C.取代基對(duì)稱(chēng)性：取代基對(duì)稱(chēng)，取代基對(duì)稱(chēng)性：取代基對(duì)稱(chēng)， 內(nèi)旋能力，內(nèi)旋能力，T Tg g 例：例： PV

13、C PVC，PVDC; PPPVDC; PP，聚異丁烯，聚異丁烯 分子間作用力的影響分子間作用力的影響 存在氫鍵，則會(huì)使分子間作用力存在氫鍵，則會(huì)使分子間作用力 ， 分子運(yùn)分子運(yùn)動(dòng)能力動(dòng)能力 ，Tg Tg 例：例：PAPA交聯(lián)的影響交聯(lián)的影響交聯(lián)度低時(shí)，交聯(lián)度低時(shí)，TgTg變化不大變化不大因相鄰交聯(lián)點(diǎn)之間的長(zhǎng)度大于鏈段的長(zhǎng)度，因相鄰交聯(lián)點(diǎn)之間的長(zhǎng)度大于鏈段的長(zhǎng)度，鏈段運(yùn)動(dòng)未受什么影響鏈段運(yùn)動(dòng)未受什么影響隨著交聯(lián)點(diǎn)密度的增大，交聯(lián)點(diǎn)限制了鏈段隨著交聯(lián)點(diǎn)密度的增大，交聯(lián)點(diǎn)限制了鏈段的活動(dòng)性，故的活動(dòng)性，故TgTg隨交聯(lián)度的增加而提高隨交聯(lián)度的增加而提高分子量的影響分子量的影響 分子量增加，分子量增

14、加，TgTg 當(dāng)分子量超過(guò)一定程度后，當(dāng)分子量超過(guò)一定程度后，TgTg隨分子量增加不明顯隨分子量增加不明顯共聚和共混的影響共聚和共混的影響共聚對(duì)共聚對(duì)T Tg g的影響取決于共聚的方法和共聚物的的影響取決于共聚的方法和共聚物的組成及化學(xué)結(jié)構(gòu)組成及化學(xué)結(jié)構(gòu)無(wú)規(guī)共聚物，一般為均相體系，只出現(xiàn)一個(gè)無(wú)規(guī)共聚物，一般為均相體系，只出現(xiàn)一個(gè)T Tg g，介于兩均聚物介于兩均聚物T Tg g之間之間接枝、嵌段共聚情況較為復(fù)雜接枝、嵌段共聚情況較為復(fù)雜大多數(shù)共混物，均為非均相，一般有兩個(gè)大多數(shù)共混物，均為非均相，一般有兩個(gè)T Tg g（2 2）外在因素）外在因素作用力大小的影響作用力大小的影響若施加外力，有利

15、于高分子鏈段的運(yùn)動(dòng)：若施加外力，有利于高分子鏈段的運(yùn)動(dòng)： T Tg g下降，作用力越大，下降，作用力越大，T Tg g降低越快降低越快增加壓力：使鏈段運(yùn)動(dòng)困難，增加壓力：使鏈段運(yùn)動(dòng)困難，T Tg g升高升高作用力頻率和升溫速率的影響作用力頻率和升溫速率的影響作用力頻率或降升溫速率太快，分子運(yùn)動(dòng)跟不上它的作用力頻率或降升溫速率太快，分子運(yùn)動(dòng)跟不上它的變化，使聚合物顯得比較剛硬，使測(cè)得的變化，使聚合物顯得比較剛硬，使測(cè)得的T Tg g上升上升增塑劑的影響增塑劑的影響增塑劑是一種具有低揮發(fā)性、低分子量的有機(jī)化合物增塑劑是一種具有低揮發(fā)性、低分子量的有機(jī)化合物加入增塑劑后，聚合物分子鏈間作用力減弱，加

16、入增塑劑后，聚合物分子鏈間作用力減弱，T Tg g下降下降二、熔點(diǎn)二、熔點(diǎn)1. 1. 熔點(diǎn)的定義與應(yīng)用熔點(diǎn)的定義與應(yīng)用定義：在平衡狀態(tài)下晶體完全消失的溫度，一般定義：在平衡狀態(tài)下晶體完全消失的溫度，一般以以TmTm表示。表示。2. 2. 影響熔點(diǎn)的因素影響熔點(diǎn)的因素分子間作用力越大，熔點(diǎn)越高分子間作用力越大，熔點(diǎn)越高分子鏈剛性越大，熔點(diǎn)越高分子鏈剛性越大，熔點(diǎn)越高mHTS三、黏流溫度三、黏流溫度1. 1. 黏流溫度的定義與應(yīng)用黏流溫度的定義與應(yīng)用定義：非晶態(tài)高聚物熔化后發(fā)生黏性流動(dòng)的溫度，定義：非晶態(tài)高聚物熔化后發(fā)生黏性流動(dòng)的溫度，用用T Tf f表示。也是非晶態(tài)高聚物從高彈態(tài)向黏流態(tài)表示。也

17、是非晶態(tài)高聚物從高彈態(tài)向黏流態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度。轉(zhuǎn)變的溫度。高聚物成型加工的最低溫度。高聚物成型加工的最低溫度。2. 2. 影響?zhàn)ち鳒囟鹊囊蛩赜绊戰(zhàn)ち鳒囟鹊囊蛩厝嵝栽酱?，黏流溫度越低；柔性越大，黏流溫度越低；相?duì)分子質(zhì)量越大，黏流溫度越高。相對(duì)分子質(zhì)量越大，黏流溫度越高。3. 3. 黏流溫度的測(cè)定方法黏流溫度的測(cè)定方法熱熱- -機(jī)械曲線(xiàn)；機(jī)械曲線(xiàn)；DSCDSC。四、軟化溫度四、軟化溫度定義：是在某一指定的應(yīng)力及條件下，高聚物試樣達(dá)定義：是在某一指定的應(yīng)力及條件下，高聚物試樣達(dá)到一定形變數(shù)值時(shí)的溫度，一般以到一定形變數(shù)值時(shí)的溫度，一般以TsTs表示。表示。1. 1. 馬丁耐熱溫度馬丁耐熱溫度2. 2.

18、 維卡耐熱溫度維卡耐熱溫度3. 3. 彎曲負(fù)荷熱變形溫度（熱變形溫度）彎曲負(fù)荷熱變形溫度（熱變形溫度）五、熱分解溫度五、熱分解溫度定義：是高聚物材料開(kāi)始發(fā)生交聯(lián)、降解等化學(xué)定義：是高聚物材料開(kāi)始發(fā)生交聯(lián)、降解等化學(xué)變化的溫度，一般以變化的溫度，一般以T Td d表示。表示。意義：成型加工溫度的上限。意義：成型加工溫度的上限。測(cè)定方法：測(cè)定方法：DSCDSC、TGTG、熱機(jī)械曲線(xiàn)等。、熱機(jī)械曲線(xiàn)等。六、脆化溫度六、脆化溫度定義：材料在受強(qiáng)力作用時(shí)，從韌性斷裂轉(zhuǎn)為脆定義：材料在受強(qiáng)力作用時(shí)，從韌性斷裂轉(zhuǎn)為脆性斷裂時(shí)的溫度，一般用性斷裂時(shí)的溫度，一般用T Tb b表示。表示。第六章第六章 高聚物的力

19、學(xué)性能高聚物的力學(xué)性能一、外力一、外力二、內(nèi)力二、內(nèi)力三、形變?nèi)?、形變四、?yīng)力、應(yīng)變及強(qiáng)度四、應(yīng)力、應(yīng)變及強(qiáng)度五、泊松比五、泊松比六、應(yīng)立及應(yīng)變的形式六、應(yīng)立及應(yīng)變的形式七、模量和柔量七、模量和柔量八、拉伸強(qiáng)度八、拉伸強(qiáng)度第一節(jié)第一節(jié) 材料的力學(xué)概念材料的力學(xué)概念九、撓曲強(qiáng)度九、撓曲強(qiáng)度十、沖擊強(qiáng)度十、沖擊強(qiáng)度十一、硬度、回彈性、韌性十一、硬度、回彈性、韌性及疲勞及疲勞第二節(jié)第二節(jié) 高聚物的塑性和屈服高聚物的塑性和屈服一、應(yīng)力一、應(yīng)力- -應(yīng)變曲線(xiàn)應(yīng)變曲線(xiàn)1. 1. 線(xiàn)型非晶態(tài)高聚物的應(yīng)力線(xiàn)型非晶態(tài)高聚物的應(yīng)力- -應(yīng)變曲線(xiàn)應(yīng)變曲線(xiàn)屈服應(yīng)變屈服應(yīng)變彈性彈性線(xiàn)性線(xiàn)性B（屈服點(diǎn)）（屈服點(diǎn)）C（斷裂

20、點(diǎn)）（斷裂點(diǎn)）塑性塑性拉伸過(guò)程中，高聚物分子鏈運(yùn)動(dòng)的三個(gè)階段：拉伸過(guò)程中，高聚物分子鏈運(yùn)動(dòng)的三個(gè)階段：（1 1）普彈形變：高模量、小形變，由鍵長(zhǎng)鍵角）普彈形變：高模量、小形變，由鍵長(zhǎng)鍵角變化引起；變化引起；（2 2）強(qiáng)迫高彈形變高彈形變：在強(qiáng)大外力作用）強(qiáng)迫高彈形變高彈形變：在強(qiáng)大外力作用下發(fā)生的一種大形變，本質(zhì)上仍然是連段運(yùn)動(dòng)下發(fā)生的一種大形變，本質(zhì)上仍然是連段運(yùn)動(dòng)引起的高彈形變。溫度升高到引起的高彈形變。溫度升高到TgTg以上，形變可以上，形變可以回復(fù)。以回復(fù)。（3 3）粘性流動(dòng)：在應(yīng)力的持續(xù)作用下，鏈段沿）粘性流動(dòng)：在應(yīng)力的持續(xù)作用下，鏈段沿外力方向運(yùn)動(dòng)取向，出現(xiàn)分子鏈間的滑移。形外力方

21、向運(yùn)動(dòng)取向，出現(xiàn)分子鏈間的滑移。形變不可逆。變不可逆。0expEaRT拉伸過(guò)程中，高聚物分子鏈運(yùn)動(dòng)的三個(gè)階段：拉伸過(guò)程中，高聚物分子鏈運(yùn)動(dòng)的三個(gè)階段：（1 1）普彈形變：高模量、小形變，由鍵長(zhǎng)鍵角）普彈形變：高模量、小形變，由鍵長(zhǎng)鍵角變化引起；變化引起；（2 2）強(qiáng)迫高彈形變高彈形變：在強(qiáng)大外力作用）強(qiáng)迫高彈形變高彈形變：在強(qiáng)大外力作用下發(fā)生的一種大形變，本質(zhì)上仍然是連段運(yùn)動(dòng)下發(fā)生的一種大形變，本質(zhì)上仍然是連段運(yùn)動(dòng)引起的高彈形變。溫度升高到引起的高彈形變。溫度升高到TgTg以上，形變可以上，形變可以回復(fù)。以回復(fù)。（3 3）粘性流動(dòng)：在應(yīng)力的持續(xù)作用下，鏈段沿）粘性流動(dòng)：在應(yīng)力的持續(xù)作用下，鏈段

22、沿外力方向運(yùn)動(dòng)取向，出現(xiàn)分子鏈間的滑移。形外力方向運(yùn)動(dòng)取向，出現(xiàn)分子鏈間的滑移。形變不可逆。變不可逆。0expEaRT三、影響高聚物實(shí)際強(qiáng)度的因素1 1 內(nèi)因的影響內(nèi)因的影響1 1） 鏈結(jié)構(gòu)的影響鏈結(jié)構(gòu)的影響有極性基團(tuán)或形成氫鍵時(shí)，明顯提高材料的強(qiáng)度。有極性基團(tuán)或形成氫鍵時(shí)，明顯提高材料的強(qiáng)度。一些高分子的拉伸強(qiáng)度一些高分子的拉伸強(qiáng)度名稱(chēng)名稱(chēng) 拉伸強(qiáng)度（拉伸強(qiáng)度（MPaMPa）名稱(chēng)）名稱(chēng) 拉伸強(qiáng)度（拉伸強(qiáng)度（MPaMPa）PE 20 PC 67 PE 20 PC 67 PVC 50 PET 80PVC 50 PET 80NYLON-610 60 NYLON-610 60 NYLON-66 83

23、NYLON-66 83支化的影響：支化的影響：LDPELDPE、MDPEMDPE、HDPEHDPE的拉伸強(qiáng)度依次增加，老化性的拉伸強(qiáng)度依次增加，老化性能依次增強(qiáng)，伸長(zhǎng)率依次減小。能依次增強(qiáng)，伸長(zhǎng)率依次減小。交聯(lián)的影響：交聯(lián)的影響：既提高拉伸強(qiáng)度，又提高沖擊強(qiáng)度。既提高拉伸強(qiáng)度，又提高沖擊強(qiáng)度。相對(duì)分子質(zhì)量及其分布的影響：相對(duì)分子質(zhì)量及其分布的影響：M拉伸強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度與相對(duì)分拉伸強(qiáng)度與相對(duì)分子質(zhì)量的關(guān)系子質(zhì)量的關(guān)系主鏈結(jié)構(gòu)的影響：主鏈結(jié)構(gòu)的影響：主鏈含有芳雜環(huán)，其強(qiáng)度和模量都比脂肪族高。主鏈含有芳雜環(huán)，其強(qiáng)度和模量都比脂肪族高。2 2） 取向與結(jié)晶的影響取向與結(jié)晶的影響取向提高了材料的強(qiáng)度。取向

24、提高了材料的強(qiáng)度。結(jié)晶度越高，材料強(qiáng)度越大；結(jié)晶度太結(jié)晶度越高，材料強(qiáng)度越大；結(jié)晶度太高，材料的斷裂伸長(zhǎng)和沖擊性能下降。高，材料的斷裂伸長(zhǎng)和沖擊性能下降。結(jié)晶的形態(tài)、尺寸對(duì)材料的強(qiáng)度也有很大結(jié)晶的形態(tài)、尺寸對(duì)材料的強(qiáng)度也有很大影響：小球晶賦予材料較高的拉伸強(qiáng)度，影響：小球晶賦予材料較高的拉伸強(qiáng)度，大球晶賦予材料較低的拉伸強(qiáng)度；伸直鏈大球晶賦予材料較低的拉伸強(qiáng)度；伸直鏈晶體拉伸強(qiáng)度最大，球晶最小，串晶介于晶體拉伸強(qiáng)度最大，球晶最小，串晶介于兩者之間。兩者之間。3)3) 應(yīng)力集中的影響應(yīng)力集中的影響應(yīng)力集中對(duì)材料的強(qiáng)度影響很大。但如果對(duì)應(yīng)力集中對(duì)材料的強(qiáng)度影響很大。但如果對(duì)有缺陷的材料進(jìn)行某些有效

25、的處理，則能提有缺陷的材料進(jìn)行某些有效的處理，則能提高材料的強(qiáng)度。高材料的強(qiáng)度。4)4)增塑劑的影響增塑劑的影響增塑劑含量上升，拉伸強(qiáng)度降低，伸長(zhǎng)率增大。增塑劑含量上升，拉伸強(qiáng)度降低，伸長(zhǎng)率增大。在一定增塑劑含量下，沖擊強(qiáng)度上升，有一定最在一定增塑劑含量下，沖擊強(qiáng)度上升，有一定最大值，若再加大含量，則沖擊強(qiáng)度顯著下降。大值，若再加大含量，則沖擊強(qiáng)度顯著下降。5)5)填料的影響填料的影響可增強(qiáng)可增強(qiáng)如碳黑、白碳黑之于橡膠；如碳黑、白碳黑之于橡膠；TiO2TiO2之于硅膠；之于硅膠；纖維狀填料。纖維狀填料。2 2 外因的影響外因的影響施力強(qiáng)度大，材料面臨的破壞危險(xiǎn)大。施力強(qiáng)度大，材料面臨的破壞危險(xiǎn)

26、大。施力速度快，分子鏈段運(yùn)動(dòng)跟不上外力的作施力速度快，分子鏈段運(yùn)動(dòng)跟不上外力的作用，分子呈現(xiàn)剛性，導(dǎo)致屈服強(qiáng)度上升，斷裂用，分子呈現(xiàn)剛性，導(dǎo)致屈服強(qiáng)度上升，斷裂時(shí)將成為脆性斷裂。時(shí)將成為脆性斷裂。若拉伸速度與分子鏈段運(yùn)動(dòng)的松弛時(shí)間相匹若拉伸速度與分子鏈段運(yùn)動(dòng)的松弛時(shí)間相匹配，材料在斷裂前出現(xiàn)屈服，產(chǎn)生強(qiáng)迫高彈形配，材料在斷裂前出現(xiàn)屈服，產(chǎn)生強(qiáng)迫高彈形變，斷裂為韌性斷裂。變，斷裂為韌性斷裂。施力時(shí)溫度高，分子運(yùn)動(dòng)比較容易，材料顯得施力時(shí)溫度高，分子運(yùn)動(dòng)比較容易，材料顯得柔韌些；反之材料顯示剛性、發(fā)脆。柔韌些；反之材料顯示剛性、發(fā)脆。對(duì)同一材料，降低溫度與提高作用力等效。對(duì)同一材料，降低溫度與提高

27、作用力等效。第四節(jié)第四節(jié) 復(fù)合材料的力學(xué)性質(zhì)復(fù)合材料的力學(xué)性質(zhì)復(fù)合材料：樹(shù)脂復(fù)合材料：樹(shù)脂+ +添加劑添加劑一、高聚物的增塑作用一、高聚物的增塑作用增塑作用：是指能使大分子鏈的柔性或材料增塑作用：是指能使大分子鏈的柔性或材料的可塑性增大的作用。的可塑性增大的作用。分類(lèi)：內(nèi)增塑分類(lèi)：內(nèi)增塑 外增塑外增塑 自動(dòng)增塑自動(dòng)增塑二、高聚物材料的增強(qiáng)及填充二、高聚物材料的增強(qiáng)及填充三、高聚物材料的共混改性三、高聚物材料的共混改性第七章第七章 高聚物的黏彈性能高聚物的黏彈性能一、蠕變一、蠕變定義：在一定的溫度和恒定的外力作用下（拉力，壓定義：在一定的溫度和恒定的外力作用下（拉力，壓力，扭力等），材料的形變隨

28、時(shí)間的增加而逐漸增大力，扭力等），材料的形變隨時(shí)間的增加而逐漸增大的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。蠕變過(guò)程包括三種形變：蠕變過(guò)程包括三種形變：（1 1）普彈形變：鍵長(zhǎng)、鍵角改變引起，形變快、小，模）普彈形變：鍵長(zhǎng)、鍵角改變引起，形變快、小，模量小，可逆量小，可逆（2 2）高彈形變：構(gòu)象改變而引起，形變稍慢、很大，模）高彈形變：構(gòu)象改變而引起，形變稍慢、很大，模量小，可逆量小，可逆（3 3）粘性流動(dòng)：整鏈運(yùn)動(dòng)引起，形變隨時(shí)間無(wú)限發(fā)展，）粘性流動(dòng)：整鏈運(yùn)動(dòng)引起，形變隨時(shí)間無(wú)限發(fā)展，不可逆不可逆第一節(jié)第一節(jié) 高聚物的黏彈現(xiàn)象及描述高聚物的黏彈現(xiàn)象及描述1t2t2tOABDEC二、應(yīng)力松弛二、應(yīng)力松弛定義：在恒定的溫

29、度和形變下，高聚物內(nèi)部的應(yīng)力定義：在恒定的溫度和形變下，高聚物內(nèi)部的應(yīng)力隨時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸衰減的現(xiàn)象。隨時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸衰減的現(xiàn)象。應(yīng)力松弛的本質(zhì)是比較緩慢的鏈段運(yùn)動(dòng)所導(dǎo)致的分應(yīng)力松弛的本質(zhì)是比較緩慢的鏈段運(yùn)動(dòng)所導(dǎo)致的分子間相互位置的調(diào)整。子間相互位置的調(diào)整。三、滯后與內(nèi)耗三、滯后與內(nèi)耗1. 1. 滯后（滯后（DelayDelay）定義：高聚物材料所受交變應(yīng)力定義：高聚物材料所受交變應(yīng)力( (應(yīng)力為時(shí)間的函數(shù)應(yīng)力為時(shí)間的函數(shù)) )時(shí)，應(yīng)變隨時(shí)間的變化始終落后于應(yīng)力隨時(shí)間變化的時(shí)，應(yīng)變隨時(shí)間的變化始終落后于應(yīng)力隨時(shí)間變化的現(xiàn)象即滯后?，F(xiàn)象即滯后。2 . 2 . 力學(xué)損耗（力學(xué)損耗（Mechani

30、cal LossMechanical Loss）定義：滯后現(xiàn)象導(dǎo)致機(jī)械功轉(zhuǎn)換成熱的現(xiàn)象就被稱(chēng)為定義：滯后現(xiàn)象導(dǎo)致機(jī)械功轉(zhuǎn)換成熱的現(xiàn)象就被稱(chēng)為力學(xué)損耗或內(nèi)耗。力學(xué)損耗或內(nèi)耗。3. 3. 原因：原因：鏈段在運(yùn)動(dòng)時(shí)要受到內(nèi)摩擦力的作用，當(dāng)外力變化時(shí)鏈段在運(yùn)動(dòng)時(shí)要受到內(nèi)摩擦力的作用，當(dāng)外力變化時(shí)鏈段的運(yùn)動(dòng)還跟不上外力的變化，形變落后于應(yīng)力，鏈段的運(yùn)動(dòng)還跟不上外力的變化，形變落后于應(yīng)力，有一個(gè)相位差，越大，說(shuō)明鏈段運(yùn)動(dòng)愈困難，愈是跟有一個(gè)相位差，越大，說(shuō)明鏈段運(yùn)動(dòng)愈困難，愈是跟不上外力的變化。不上外力的變化。四、影響蠕變與應(yīng)力松弛的因素四、影響蠕變與應(yīng)力松弛的因素1. 1. 內(nèi)因內(nèi)因分子間作用力：越大，

31、則蠕變與應(yīng)力松弛越小分子間作用力：越大，則蠕變與應(yīng)力松弛越小鏈段長(zhǎng)度：越長(zhǎng)，則蠕變與應(yīng)力松弛越小鏈段長(zhǎng)度：越長(zhǎng)，則蠕變與應(yīng)力松弛越小2. 2. 外因外因（1 1）溫度：高溫使蠕變變大，速度提高）溫度：高溫使蠕變變大，速度提高（2 2）應(yīng)力：增大應(yīng)力與升溫相同）應(yīng)力：增大應(yīng)力與升溫相同（3 3）填充與增強(qiáng)：減?。┨畛渑c增強(qiáng)：減小（4 4）增塑劑：有利于蠕變與應(yīng)力松弛的發(fā)展）增塑劑：有利于蠕變與應(yīng)力松弛的發(fā)展3. 3. 松弛時(shí)間：完成松弛過(guò)程所需要的時(shí)間。松弛時(shí)間：完成松弛過(guò)程所需要的時(shí)間。RTAe第二節(jié)第二節(jié) 時(shí)間時(shí)間- -溫度等效原理溫度等效原理一、時(shí)間一、時(shí)間- -溫度等效原理溫度等效原理1

32、. 1. 要使高分子鏈段產(chǎn)生足夠大的活動(dòng)性才能表現(xiàn)出高彈態(tài)要使高分子鏈段產(chǎn)生足夠大的活動(dòng)性才能表現(xiàn)出高彈態(tài)形變，需要一定的松弛時(shí)間；要使整個(gè)高分子鏈能夠移形變，需要一定的松弛時(shí)間；要使整個(gè)高分子鏈能夠移動(dòng)而表現(xiàn)出粘性流動(dòng)，也需要一定的松弛時(shí)間。動(dòng)而表現(xiàn)出粘性流動(dòng)，也需要一定的松弛時(shí)間。2. 2. 當(dāng)溫度升高時(shí)，松弛時(shí)間縮短，所以同一個(gè)力學(xué)行為在當(dāng)溫度升高時(shí)，松弛時(shí)間縮短，所以同一個(gè)力學(xué)行為在較高溫度下，在較短時(shí)間內(nèi)看到；同一力學(xué)行為也可以較高溫度下，在較短時(shí)間內(nèi)看到；同一力學(xué)行為也可以在較低溫度，較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)看到。所以升高溫度等效于延在較低溫度，較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)看到。所以升高溫度等效于延長(zhǎng)觀(guān)察時(shí)間。對(duì)

33、于交變力的情況下，降低頻率等效于延長(zhǎng)觀(guān)察時(shí)間。對(duì)于交變力的情況下，降低頻率等效于延長(zhǎng)觀(guān)察時(shí)間。長(zhǎng)觀(guān)察時(shí)間。3. 3. 借助于轉(zhuǎn)換因子可以將在某一溫度下測(cè)定的力學(xué)數(shù)據(jù)，借助于轉(zhuǎn)換因子可以將在某一溫度下測(cè)定的力學(xué)數(shù)據(jù)，變成另一溫度下的力學(xué)數(shù)據(jù)，這就是時(shí)溫等效原理。變成另一溫度下的力學(xué)數(shù)據(jù)，這就是時(shí)溫等效原理。WLFWLF方程：方程：12()log()STSC TTaCTT第三節(jié)第三節(jié) 動(dòng)態(tài)黏彈性的研究方法動(dòng)態(tài)黏彈性的研究方法第八章第八章 高聚物的黏流特性高聚物的黏流特性一、高聚物的流變類(lèi)型一、高聚物的流變類(lèi)型流變性：是指高聚物有流動(dòng)和變形的性能。流變性：是指高聚物有流動(dòng)和變形的性能。流變學(xué)：研究材

34、料流動(dòng)和變形規(guī)律的一門(mén)科學(xué)。流變學(xué)：研究材料流動(dòng)和變形規(guī)律的一門(mén)科學(xué)。1. 1. 牛頓流體及牛頓流動(dòng)定律牛頓流體及牛頓流動(dòng)定律描述液體層流行為最簡(jiǎn)單的定律是牛頓流動(dòng)定律：描述液體層流行為最簡(jiǎn)單的定律是牛頓流動(dòng)定律： = = 剪切應(yīng)力，單位：剪切應(yīng)力，單位：N/N/ 剪切速率，單位：剪切速率，單位：s s-1-1 剪切粘度，單位：剪切粘度，單位：N Ns/s/，即，即PaPas s粘度粘度 ：即由于液體分子之間受到運(yùn)動(dòng)的影響而產(chǎn)生：即由于液體分子之間受到運(yùn)動(dòng)的影響而產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力的內(nèi)摩擦力。2.2.非牛頓流動(dòng)非牛頓流動(dòng)凡不符合牛頓流動(dòng)定律的流體，均為非牛頓流體凡不符合牛頓流動(dòng)定律的流體，均為非牛

35、頓流體 a a：表觀(guān)粘度：表觀(guān)粘度（1 1）賓漢流體）賓漢流體其流動(dòng)方程為：其流動(dòng)方程為： - - y y= = 凝膠性增塑糊屬此類(lèi)凝膠性增塑糊屬此類(lèi)（2 2）假塑性流體）假塑性流體 ( )： a a，即切力變稀體即切力變稀體 大部分的高聚物熔體和濃溶液屬此類(lèi)大部分的高聚物熔體和濃溶液屬此類(lèi)原因：原因： A. A.由于剪切力作用使分子纏結(jié)解開(kāi)所造成由于剪切力作用使分子纏結(jié)解開(kāi)所造成 B. B.由于大分子的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)，流動(dòng)取向由于大分子的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)，流動(dòng)取向（3 3）脹流體（脹塑性流體）：）脹流體（脹塑性流體）： ( )： a a，即切力增稠體即切力增稠體PVCPVC增塑糊，含填料的增塑糊，含填料的

36、PA-6PA-6熔體屬此類(lèi)熔體屬此類(lèi)第一牛頓區(qū)：流動(dòng)單元為纏結(jié)在第一牛頓區(qū)：流動(dòng)單元為纏結(jié)在一起的分子團(tuán)，熔體流動(dòng)阻力大一起的分子團(tuán)，熔體流動(dòng)阻力大且不變（粘度大且不變）；且不變（粘度大且不變）；非牛頓區(qū)：隨非牛頓區(qū)：隨 ，纏結(jié)的分子纏結(jié)的分子團(tuán)不斷解開(kāi)，流動(dòng)單元減小，團(tuán)不斷解開(kāi)，流動(dòng)單元減小， a a；第二牛頓區(qū)：第二牛頓區(qū)：纏結(jié)完全解開(kāi)且取纏結(jié)完全解開(kāi)且取向，流動(dòng)單元為單個(gè)分子，粘度向，流動(dòng)單元為單個(gè)分子，粘度為最小且不變。為最小且不變。3.3.高聚物熔體的普適流變曲線(xiàn)高聚物熔體的普適流變曲線(xiàn)4. 4. 高聚物熔體的流動(dòng)特性高聚物熔體的流動(dòng)特性（1 1）高聚物流動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)單元為鏈段）高聚物

37、流動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)單元為鏈段 鏈段越短，越易流動(dòng)，柔性分子鏈段短，流動(dòng)性好鏈段越短，越易流動(dòng)，柔性分子鏈段短，流動(dòng)性好（2 2）粘度）粘度()()很大，且隨分子量很大，且隨分子量 而顯著而顯著 ： 室溫水：室溫水：1010-3-3 (Pa (Pa S)S) 高聚物：高聚物： 10 103 3 10 104 4 (Pa (Pa S)S)（3 3）流動(dòng)中，伴有高彈形變發(fā)生）流動(dòng)中，伴有高彈形變發(fā)生（4 4）大多數(shù)高聚物熔體不符合牛頓流動(dòng)定律）大多數(shù)高聚物熔體不符合牛頓流動(dòng)定律5. 5. 高聚物流動(dòng)性的表示高聚物流動(dòng)性的表示流動(dòng)曲線(xiàn)，表觀(guān)粘度流動(dòng)曲線(xiàn)，表觀(guān)粘度熔體流動(dòng)速率（熔體流動(dòng)速率（MFRMFR）：）

38、： 一定溫度及一定負(fù)荷下，在固定直徑一定溫度及一定負(fù)荷下，在固定直徑. .固定長(zhǎng)度的毛細(xì)固定長(zhǎng)度的毛細(xì)管中管中l(wèi)0minl0min內(nèi)擠出的高聚物熔體的重量克數(shù)，也稱(chēng)熔體內(nèi)擠出的高聚物熔體的重量克數(shù)，也稱(chēng)熔體指數(shù)指數(shù)(MI)(MI) 對(duì)于同一種高聚物，對(duì)于同一種高聚物，MFRMFR值越大，說(shuō)明流動(dòng)性越好，值越大，說(shuō)明流動(dòng)性越好，分子量越小分子量越小第二節(jié)第二節(jié) 高聚物熔體的黏度高聚物熔體的黏度一、高聚物熔體黏度的測(cè)定方法簡(jiǎn)介一、高聚物熔體黏度的測(cè)定方法簡(jiǎn)介二、影響高聚物熔體黏度的因素二、影響高聚物熔體黏度的因素流動(dòng)：以鏈段運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ)，高分子鏈上各個(gè)鏈段運(yùn)流動(dòng)：以鏈段運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ)，高分子鏈上各個(gè)鏈段

39、運(yùn)動(dòng)沿外力方向傳遞、擴(kuò)散而使大分子重心產(chǎn)生相對(duì)動(dòng)沿外力方向傳遞、擴(kuò)散而使大分子重心產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)；移動(dòng)；故：影響鏈段活動(dòng)能力、鏈段數(shù)目的因素都會(huì)影響故：影響鏈段活動(dòng)能力、鏈段數(shù)目的因素都會(huì)影響粘度。粘度。1. 1. 高聚物結(jié)構(gòu)對(duì)流動(dòng)性的影響：高聚物結(jié)構(gòu)對(duì)流動(dòng)性的影響：（1 1）柔性）柔性其它條件相同時(shí)：柔性好，鏈段運(yùn)動(dòng)能力強(qiáng)，粘度其它條件相同時(shí)：柔性好，鏈段運(yùn)動(dòng)能力強(qiáng)，粘度小，流動(dòng)性好，故：影響柔性的因素小，流動(dòng)性好，故：影響柔性的因素( (主鏈結(jié)構(gòu)，取代主鏈結(jié)構(gòu)，取代基的大小數(shù)量，極性等基的大小數(shù)量，極性等) )，都影響高聚物的流動(dòng)性，都影響高聚物的流動(dòng)性（2 2）分子量）分子量 M M：分子

40、間作用力：分子間作用力 ，粘度，粘度(制品強(qiáng)度高，但成型加制品強(qiáng)度高，但成型加工困難工困難) )， 故：故：MM不應(yīng)過(guò)高，達(dá)制品性能要求即可不應(yīng)過(guò)高，達(dá)制品性能要求即可（3 3）分子量分布）分子量分布平均分子量相同時(shí)：分布寬則粘流溫度低，流動(dòng)性平均分子量相同時(shí)：分布寬則粘流溫度低，流動(dòng)性好，但制品強(qiáng)度好，但制品強(qiáng)度 （4 4）支化）支化短支鏈：短支鏈： 分子間距，分子間距， 粘度粘度支鏈過(guò)長(zhǎng)：形成纏結(jié)，粘度急劇上升支鏈過(guò)長(zhǎng)：形成纏結(jié)，粘度急劇上升2.2.外界條件對(duì)高聚物熔體流動(dòng)性的影響外界條件對(duì)高聚物熔體流動(dòng)性的影響（1 1）切變速率）切變速率假塑性流體假塑性流體 ： a a ，但，但 a a

41、下降幅度與分子結(jié)構(gòu)有關(guān)下降幅度與分子結(jié)構(gòu)有關(guān)柔性柔性柔性鏈：流動(dòng)性好，隨柔性鏈：流動(dòng)性好，隨 a a 幅度大幅度大分子量分子量 同種聚合物，分子量高的對(duì)同種聚合物，分子量高的對(duì) 敏感敏感( (剪敏性剪敏性) )實(shí)際應(yīng)用：剪敏性聚合物，可用實(shí)際應(yīng)用：剪敏性聚合物，可用 螺桿轉(zhuǎn)速螺桿轉(zhuǎn)速. .注射速度來(lái)注射速度來(lái) a a，改善流動(dòng)性，注射模具可用小澆口，為保持熔體穩(wěn)，改善流動(dòng)性，注射模具可用小澆口，為保持熔體穩(wěn)定，成型時(shí)應(yīng)控制定，成型時(shí)應(yīng)控制 波動(dòng)小波動(dòng)?。? 2）溫度：）溫度：TT： a a ，但下降幅度與分子結(jié)構(gòu)有關(guān)：，但下降幅度與分子結(jié)構(gòu)有關(guān)： a a=Ae=AeE/RTE/RTE E粘流活

42、化能：鏈段移動(dòng)時(shí)，克服周?chē)肿娱g作用力粘流活化能：鏈段移動(dòng)時(shí)，克服周?chē)肿娱g作用力所需要的能量所需要的能量E E大，大， 則則TT時(shí)時(shí) a a 幅度大幅度大剛性、極性分子剛性、極性分子E E大，故：剛性、極性高聚物用大，故：剛性、極性高聚物用T T 來(lái)來(lái) a a更有效，但成型時(shí)應(yīng)保持較穩(wěn)定的溫度，以減小溫更有效，但成型時(shí)應(yīng)保持較穩(wěn)定的溫度，以減小溫度波動(dòng)對(duì)制品質(zhì)量的影響度波動(dòng)對(duì)制品質(zhì)量的影響加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，可能使聚合物降解，加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，可能使聚合物降解， a a （3 3）壓力：）壓力：壓力壓力 ： 分子間空隙減少，分子間力分子間空隙減少，分子間力 ， a a （4 4）熔體結(jié)構(gòu)：）熔體結(jié)構(gòu)：

43、若高聚物熔體中有未熔化的顆粒結(jié)構(gòu)，熔體流動(dòng)時(shí)不若高聚物熔體中有未熔化的顆粒結(jié)構(gòu)，熔體流動(dòng)時(shí)不是完全的剪切流動(dòng)，有顆粒間的滑動(dòng)，是完全的剪切流動(dòng)，有顆粒間的滑動(dòng)， a a （5 5）添加劑：）添加劑：增塑劑：增塑劑： 分子間力，分子間力， 粘流溫度及粘流溫度及 a a填料：常用填料：常用CaCOCaCO3 3，為剛性顆粒，為剛性顆粒， a a 潤(rùn)滑劑：用量很少，可減小物料分子間的摩擦力潤(rùn)滑劑：用量很少，可減小物料分子間的摩擦力( (內(nèi)潤(rùn)內(nèi)潤(rùn)滑劑滑劑) )或減小物料與設(shè)備間的摩擦力或減小物料與設(shè)備間的摩擦力( (外潤(rùn)滑劑外潤(rùn)滑劑) )， a a（6 6）共混：）共混：加入少量流動(dòng)性好的聚合物，可加

44、入少量流動(dòng)性好的聚合物，可 a a例：例：PVC/ACRPVC/ACR第三節(jié)第三節(jié) 高聚物熔體流動(dòng)中的彈性效應(yīng)高聚物熔體流動(dòng)中的彈性效應(yīng)一、包軸現(xiàn)象一、包軸現(xiàn)象又稱(chēng)為法向應(yīng)力效應(yīng)、爬竿現(xiàn)象、韋森堡效應(yīng)、抱螺又稱(chēng)為法向應(yīng)力效應(yīng)、爬竿現(xiàn)象、韋森堡效應(yīng)、抱螺桿現(xiàn)象等。桿現(xiàn)象等。一根旋轉(zhuǎn)軸在高分子熔體或溶液中快速旋轉(zhuǎn)時(shí)液體沿一根旋轉(zhuǎn)軸在高分子熔體或溶液中快速旋轉(zhuǎn)時(shí)液體沿轉(zhuǎn)軸慢慢上爬，在轉(zhuǎn)軸上形成相當(dāng)厚的包軸層轉(zhuǎn)軸慢慢上爬，在轉(zhuǎn)軸上形成相當(dāng)厚的包軸層二、出口膨脹（擠出脹大）現(xiàn)象二、出口膨脹（擠出脹大）現(xiàn)象指熔體擠出?？诤笾溉垠w擠出?？诤? ,擠出物的直徑比模口的直徑大的現(xiàn)象擠出物的直徑比?？诘闹睆酱蟮默F(xiàn)

45、象用脹大比表示用脹大比表示: B=d/d: B=d/d0 0形成的原因：熔體在外力下進(jìn)入窄模口形成的原因：熔體在外力下進(jìn)入窄?？? ,受拉力而產(chǎn)生拉受拉力而產(chǎn)生拉伸彈性形變，分子順拉伸力臨時(shí)取向，彈性形變?cè)诮?jīng)過(guò)模伸彈性形變，分子順拉伸力臨時(shí)取向，彈性形變?cè)诮?jīng)過(guò)?？诘臅r(shí)間內(nèi)不能完全松弛，到出口后就要卷曲、回復(fù)口的時(shí)間內(nèi)不能完全松弛，到出口后就要卷曲、回復(fù)出口膨脹的規(guī)律出口膨脹的規(guī)律: :T:B,T:B,因被拉伸分子的松弛加快因被拉伸分子的松弛加快 :B,:B,因增大了彈性形變因增大了彈性形變L/dL/d0 0:B,:B,?？陂L(zhǎng)度越長(zhǎng)，彈性形變的分子松弛的時(shí)間較長(zhǎng)?？陂L(zhǎng)度越長(zhǎng)，彈性形變的分子松弛的

46、時(shí)間較長(zhǎng), ,被擠出后回縮的程度就小被擠出后回縮的程度就小M: B,M: B,因加大了熔體的彈性形變因加大了熔體的彈性形變出口膨脹現(xiàn)象會(huì)直接影響制品的外觀(guān)形狀和尺寸出口膨脹現(xiàn)象會(huì)直接影響制品的外觀(guān)形狀和尺寸, ,設(shè)計(jì)?？谠O(shè)計(jì)?？跁r(shí)要十分注意時(shí)要十分注意三、熔體破裂現(xiàn)象三、熔體破裂現(xiàn)象高聚物熔體在擠出時(shí)，當(dāng)切應(yīng)力大于高聚物熔體在擠出時(shí)，當(dāng)切應(yīng)力大于10105 5PaPa左右左右, , 將形成將形成不穩(wěn)定流動(dòng)不穩(wěn)定流動(dòng), ,使擠出物表面不光滑使擠出物表面不光滑, ,起伏不平起伏不平, ,呈鯊魚(yú)皮形呈鯊魚(yú)皮形, ,竹節(jié)形，螺旋形等竹節(jié)形，螺旋形等, ,甚至最后斷裂甚至最后斷裂, ,這種現(xiàn)象即為熔體破

47、這種現(xiàn)象即為熔體破裂現(xiàn)象裂現(xiàn)象注射時(shí)也可能存在注射時(shí)也可能存在熔體破裂熔體破裂第四節(jié)第四節(jié) 拉伸流動(dòng)和拉伸粘度拉伸流動(dòng)和拉伸粘度第九章第九章 高聚物的電性能高聚物的電性能第一節(jié)第一節(jié) 高聚物的介電性高聚物的介電性定義：高聚物的介電性是指高聚物在電場(chǎng)的作用下，表定義：高聚物的介電性是指高聚物在電場(chǎng)的作用下，表現(xiàn)出對(duì)靜電能的儲(chǔ)蓄和損耗的性質(zhì)。現(xiàn)出對(duì)靜電能的儲(chǔ)蓄和損耗的性質(zhì)。一、高聚物分子的極化一、高聚物分子的極化1. 1. 高聚物分子的極性高聚物分子的極性極性分子：正負(fù)電荷中心不相互重合；極性分子：正負(fù)電荷中心不相互重合；非極性分子：正負(fù)電荷中心相互重合。非極性分子：正負(fù)電荷中心相互重合。偶極矩偶

48、極矩：=ql 單位：德拜，簡(jiǎn)寫(xiě)為單位：德拜，簡(jiǎn)寫(xiě)為D， 1D=1.010-18厘米厘米 靜電單位靜電單位 =3.33 =3.3310-30庫(kù)侖庫(kù)侖 米米2.2. 高聚物分子的極化高聚物分子的極化極化：是指電解質(zhì)在電場(chǎng)的作用下，分子內(nèi)束縛電荷產(chǎn)極化：是指電解質(zhì)在電場(chǎng)的作用下，分子內(nèi)束縛電荷產(chǎn)生的彈性位移或偶極子沿電場(chǎng)的從優(yōu)取向，在電場(chǎng)方向生的彈性位移或偶極子沿電場(chǎng)的從優(yōu)取向，在電場(chǎng)方向的電解質(zhì)兩端呈現(xiàn)異號(hào)電荷的現(xiàn)象；的電解質(zhì)兩端呈現(xiàn)異號(hào)電荷的現(xiàn)象；分類(lèi)：分類(lèi)：電子極化電子極化原子極化原子極化偶極極化偶極極化界面極化界面極化（1 1）電子極化：外電場(chǎng)作用下分子中各個(gè)原子或離子的）電子極化：外電場(chǎng)作

49、用下分子中各個(gè)原子或離子的價(jià)電子云相對(duì)原子核的位移。極化過(guò)程所需的時(shí)間約為價(jià)電子云相對(duì)原子核的位移。極化過(guò)程所需的時(shí)間約為1010-13-131010-15-15s s。當(dāng)除去電場(chǎng)時(shí)，位移立即恢復(fù)，無(wú)能量損耗，。當(dāng)除去電場(chǎng)時(shí)，位移立即恢復(fù)，無(wú)能量損耗，所以也稱(chēng)可逆性極化或彈性極化。所以也稱(chēng)可逆性極化或彈性極化。 （2 2）原子極化：分子骨架在外電場(chǎng)作用下發(fā)生變形造成）原子極化：分子骨架在外電場(chǎng)作用下發(fā)生變形造成的。如的。如COCO2 2分子是直線(xiàn)形結(jié)構(gòu)分子是直線(xiàn)形結(jié)構(gòu)O=C=OO=C=O，極化后變成，極化后變成個(gè)個(gè) ，分子中正負(fù)電荷中心發(fā)生了相對(duì)位移。極化所，分子中正負(fù)電荷中心發(fā)生了相對(duì)位移。

50、極化所需時(shí)間約為需時(shí)間約為1010-13-13s s，伴有微量能量損耗。，伴有微量能量損耗。 電子極化和原子極化合稱(chēng)為：誘導(dǎo)激化電子極化和原子極化合稱(chēng)為：誘導(dǎo)激化 變形極化變形極化（3 3）取向極化：在外電場(chǎng)的作用下，極性分子沿外電場(chǎng)）取向極化：在外電場(chǎng)的作用下，極性分子沿外電場(chǎng)的方向排列，產(chǎn)生分子的取向，這種現(xiàn)象稱(chēng)為的方向排列，產(chǎn)生分子的取向，這種現(xiàn)象稱(chēng)為 。（4 4）界面極化：在外電場(chǎng)的作用下，電介質(zhì)中的電子或）界面極化：在外電場(chǎng)的作用下，電介質(zhì)中的電子或離子在非均相介質(zhì)界面處堆積造成極化，稱(chēng)為離子在非均相介質(zhì)界面處堆積造成極化，稱(chēng)為 。二、高聚物的介電性二、高聚物的介電性高聚物的介電常數(shù)

51、高聚物的介電常數(shù)介電常數(shù)可表示高聚物極化程度，介電常數(shù)可表示高聚物極化程度，電介質(zhì)的極化程度越電介質(zhì)的極化程度越大，大， 也越大。也越大。介電系數(shù)可表征電介質(zhì)貯存電能能力的大小。介電系數(shù)可表征電介質(zhì)貯存電能能力的大小。2. 2. 高聚物的介電損耗高聚物的介電損耗定義：電介質(zhì)在交變電場(chǎng)中，電容器中的電介質(zhì)消耗一定義：電介質(zhì)在交變電場(chǎng)中，電容器中的電介質(zhì)消耗一部分電能而發(fā)熱，這種現(xiàn)象稱(chēng)為介電損耗。部分電能而發(fā)熱，這種現(xiàn)象稱(chēng)為介電損耗。（1）介電損耗的原因：電介質(zhì)中含有能導(dǎo)電的載流子，）介電損耗的原因：電介質(zhì)中含有能導(dǎo)電的載流子，它在外加電場(chǎng)的作用下，產(chǎn)生電導(dǎo)電流，消耗掉一部分電它在外加電場(chǎng)的作用下

52、，產(chǎn)生電導(dǎo)電流，消耗掉一部分電能，轉(zhuǎn)化為熱能，稱(chēng)為電導(dǎo)損耗。電介質(zhì)在交變電場(chǎng)下能，轉(zhuǎn)化為熱能，稱(chēng)為電導(dǎo)損耗。電介質(zhì)在交變電場(chǎng)下的極化過(guò)程中，與電場(chǎng)發(fā)生能量交換。取向極化過(guò)程是一的極化過(guò)程中，與電場(chǎng)發(fā)生能量交換。取向極化過(guò)程是一個(gè)松弛過(guò)程，電場(chǎng)使偶極子轉(zhuǎn)向時(shí)，一部分電能損耗于克個(gè)松弛過(guò)程，電場(chǎng)使偶極子轉(zhuǎn)向時(shí)，一部分電能損耗于克服介質(zhì)的內(nèi)粘滯阻力上，轉(zhuǎn)化為熱量，發(fā)生松弛損耗；變服介質(zhì)的內(nèi)粘滯阻力上，轉(zhuǎn)化為熱量，發(fā)生松弛損耗；變形極化是一種彈性過(guò)程或諧振過(guò)程，當(dāng)電場(chǎng)的頻率與原子形極化是一種彈性過(guò)程或諧振過(guò)程，當(dāng)電場(chǎng)的頻率與原子或電子的固有振動(dòng)頻率相?；螂娮拥墓逃姓駝?dòng)頻率相。三、影響介電性的因素三、影

53、響介電性的因素高聚物分子結(jié)構(gòu)的影響高聚物分子結(jié)構(gòu)的影響 極性大，則介電常數(shù)高，介電損耗大極性大，則介電常數(shù)高，介電損耗大交變電場(chǎng)頻率：交變電場(chǎng)頻率： 低頻、中頻、高頻不同低頻、中頻、高頻不同溫度：溫度： 低溫、中溫、高溫不同低溫、中溫、高溫不同濕度：濕度： 吸水后，增大電導(dǎo)、介電常數(shù)和介電損耗吸水后，增大電導(dǎo)、介電常數(shù)和介電損耗電壓：提高極化程度，增大介電損耗電壓：提高極化程度，增大介電損耗增塑劑：與提高溫度類(lèi)似，增大介電損耗增塑劑：與提高溫度類(lèi)似，增大介電損耗1.1.雜質(zhì)：增大介電損耗雜質(zhì)：增大介電損耗第二節(jié)第二節(jié) 高聚物的導(dǎo)電性高聚物的導(dǎo)電性一、高聚物導(dǎo)電類(lèi)型一、高聚物導(dǎo)電類(lèi)型導(dǎo)電高聚物的

54、分類(lèi)：導(dǎo)電高聚物的分類(lèi)：電子型導(dǎo)電高聚物電子型導(dǎo)電高聚物離子型導(dǎo)電高聚物離子型導(dǎo)電高聚物氧化還原型導(dǎo)電高聚物氧化還原型導(dǎo)電高聚物第三節(jié)第三節(jié) 高聚物的擊穿電壓強(qiáng)度高聚物的擊穿電壓強(qiáng)度一、擊穿電壓與擊穿點(diǎn)壓強(qiáng)度一、擊穿電壓與擊穿點(diǎn)壓強(qiáng)度1. 1. 擊穿電壓擊穿電壓介電擊穿：高聚物在高壓電場(chǎng)中，隨著電壓的不斷增介電擊穿：高聚物在高壓電場(chǎng)中，隨著電壓的不斷增大，當(dāng)電壓超過(guò)某極限值后，出現(xiàn)電阻率降低到極小，大，當(dāng)電壓超過(guò)某極限值后，出現(xiàn)電阻率降低到極小，電流增大，產(chǎn)生局部導(dǎo)電而使高聚物材料喪失絕緣性電流增大，產(chǎn)生局部導(dǎo)電而使高聚物材料喪失絕緣性能，這種現(xiàn)象稱(chēng)為界電擊穿。能，這種現(xiàn)象稱(chēng)為界電擊穿。擊穿現(xiàn)象：擊穿點(diǎn)上產(chǎn)生電弧，材料熔穿、焦化、燒擊穿現(xiàn)象：擊穿點(diǎn)上產(chǎn)生電弧，材料熔穿、焦化、燒毀。毀。擊穿電壓強(qiáng)度擊穿