常州工程職院高分子物理課件16高聚物的松弛性質(zhì)

1、項(xiàng)目16高聚物的松弛性質(zhì)高聚物的松弛性質(zhì)（松弛現(xiàn)象）松弛過程（relaxation process）是高聚物從一種平衡狀態(tài)過渡到另外一種平衡狀態(tài)的過程。在松弛過程中，高聚物處于不平衡的過渡。常見的高聚物松弛過程高聚物的松弛過程應(yīng)力松弛（relaxation of stress）蠕變（creep）是在保持高聚物材料形變一定的情況下，應(yīng)力隨時(shí)間的增加而逐漸減小的現(xiàn)象。是在一定的應(yīng)力作用下，形變隨時(shí)間的增加而增大的現(xiàn)象。高聚物的松弛性質(zhì)（松弛現(xiàn)象）高聚物的松弛過程直接影響高聚物材料尺寸穩(wěn)定性；但高聚物材料成型加工過程中需要通過松弛過程將各種應(yīng)力松弛掉，防止應(yīng)力集中而影響使用。松弛過程的本質(zhì)：是鏈段和

2、分子鏈運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。應(yīng)力松弛曲線與應(yīng)力松弛示意圖蠕變曲線t停止型減小型受力形變維持不變應(yīng)力松弛增長(zhǎng)型停止型穩(wěn)變型tt/h40020002040溫度：30負(fù)荷：0.1MPa蠕變線42.21%回彈線44.21%形變?yōu)?7.21%29.75%蠕變曲線示意圖天然橡膠的壓縮蠕變曲線和回彈應(yīng)力松弛曲線示意圖應(yīng)力松弛示意圖高聚物的松弛性質(zhì)（松弛現(xiàn)象）各類型與結(jié)構(gòu)、應(yīng)用的對(duì)應(yīng)關(guān)系蠕變與應(yīng)力松弛的關(guān)系相同點(diǎn)：蠕變與應(yīng)力松弛的本質(zhì)一樣，都是分子鏈運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。不同點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)條件不同。從應(yīng)力松弛來看，在作用下，分子鏈發(fā)生運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致分子鏈微觀上出現(xiàn)相應(yīng)的“蠕變”，“蠕變”后分子鏈處于另一狀態(tài)，則降低為；在的作用下，分子鏈又

3、出現(xiàn)“蠕變”至另一狀態(tài)，使降為直至應(yīng)力全部因分子鏈卷曲而松弛，則材料處于新的平衡狀態(tài)。應(yīng)力反應(yīng)快，蠕變反應(yīng)慢；蠕變是宏觀上形變的變化，在材料內(nèi)部是分子鏈的位移。結(jié)構(gòu)、應(yīng)用常溫玻璃態(tài)，用于工程塑料的非晶、結(jié)晶高聚物常溫高彈態(tài)，用于橡膠的非晶高聚物常溫黏流態(tài)非晶高聚物蠕變停止型穩(wěn)變型增長(zhǎng)型停止型減小型應(yīng)力松弛高聚物的松弛性質(zhì)（松弛現(xiàn)象）影響蠕變、應(yīng)力松弛的因素影響因素與化學(xué)及物理結(jié)構(gòu)有關(guān)的內(nèi)因分子間作用力鏈段長(zhǎng)短相對(duì)分子質(zhì)量結(jié)晶交聯(lián)與外界條件有關(guān)的外因溫度應(yīng)力填料增塑劑高聚物的松弛性質(zhì)（松弛現(xiàn)象）內(nèi)因規(guī)律：分子間作用力、鏈段、相對(duì)分子質(zhì)量、取代基極性、取代基體積、交聯(lián)結(jié)晶度等均能使蠕變和應(yīng)力松弛減

4、小。外因規(guī)律：溫度、應(yīng)力，造成蠕變按停止型穩(wěn)變型增長(zhǎng)型轉(zhuǎn)變；填充、增強(qiáng)，降低蠕變值；增塑加入，有利于應(yīng)力松弛和蠕變發(fā)展。高聚物的松弛性質(zhì)（松弛現(xiàn)象）松弛時(shí)間（relaxation time）完成松弛過程所需要的時(shí)間為松弛時(shí)間，一般用表示。-松弛時(shí)間；A-常數(shù)；-重排位能；R-氣體常數(shù)；T-絕對(duì)溫度。項(xiàng)目16課件二高聚物的熱物理性能高聚物的熱物理性能高聚物的熱物理性能范圍一、耐熱性以塑料為例高聚物的熱物理性能耐熱性比熱容與焓導(dǎo)熱率熱膨脹系數(shù)使用溫度通用熱塑性塑料：100 工程塑料：100-150 特種工程塑料：200 交聯(lián)熱固性塑料：150-260 高聚物的熱物理性能對(duì)耐熱性要求提高高聚物耐熱性

5、的途徑高的熔點(diǎn)或軟化點(diǎn)（剛性和強(qiáng)度）對(duì)耐熱性的要求高的熱穩(wěn)定性高的耐化學(xué)試劑性合適的加工性提高高聚物耐熱性的途徑增加高分子鏈的剛性提高高聚物的結(jié)晶性進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕宦?lián)高聚物的熱物理性能二、熱穩(wěn)定性提高高聚物熱穩(wěn)定性的途徑提高高聚物熱穩(wěn)定性的考慮提高高聚物熱穩(wěn)定性的途徑減少高分子鏈中的弱鍵主鏈上避免長(zhǎng)串亞甲基，增加環(huán)狀結(jié)構(gòu)盡量合成梯形、螺旋狀、片狀結(jié)構(gòu)提高高聚物熱穩(wěn)定性的考慮提高主鏈的化學(xué)鍵能，但其他性能不佳在主鏈上引入芳香環(huán)或雜環(huán)，提高剛性高聚物的熱物理性能三、導(dǎo)熱性規(guī)律：高聚物材料的導(dǎo)熱性普遍較差，其熱導(dǎo)率數(shù)值較小。某些高聚物的熱導(dǎo)率與其它材料的對(duì)比實(shí)例：宇宙飛船等外層涂有一定厚度的高分子燒蝕材

6、料，當(dāng)飛船返回地面時(shí)，要經(jīng)受11000-16700 的高溫，但燒壞的只是涂層外邊的一層，保證內(nèi)部完好無損。生活中經(jīng)常用的冰箱、冷庫等保溫材料。高聚物熱導(dǎo)率高聚物熱導(dǎo)率其它物質(zhì)熱導(dǎo)率PEPP（無規(guī)）PIBPSPVCPMMA0.3290.1720.1300.1420.1680.193PETP聚氨酯PCEP0.2180.1470.1930.180銅鋁軟鋼玻璃木材石墨385240500.90.3841399-2高聚物的熱物理性能四、熱膨脹性熱膨脹：是由于溫度變化而引起的材料尺寸和外形的變化。是物體固有的物理性質(zhì)之一，一般用膨脹系數(shù)（試樣單位體積的膨脹率）表示。熱膨脹的原因：原子或分子間的相互作用力隨溫

7、度而變化。熱膨脹的形式：線膨脹、面膨脹、體膨脹。高聚物材料的膨脹規(guī)律：膨脹率隨溫度的升高而增大。部分高聚物材料室溫下的線膨脹系數(shù)注意：材料復(fù)合時(shí)，線膨脹系數(shù)不同會(huì)造成彎曲、開裂、脫層問題。高聚物材料線膨脹系數(shù)105，1/K高聚物材料線膨脹系數(shù)105，1/K石英玻璃熱固性塑料酚醛樹脂（木粉）脲醛樹脂硫化天然橡膠熱塑性塑料聚苯乙烯0.12-53386-207PMMA尼龍PPHDPELDPEPVC纖維素的酯和醚4.56-96-1011-1313-205-18.5（未增塑）6-17三種收縮率要求的高精度型塑材料的分析、選擇、改性 項(xiàng)目16 項(xiàng)目16的六組任務(wù)第一組：從收縮度的角度為高精度塑料制品的生產(chǎn)

8、選擇合適的高分子材料；第二組：從蠕變的角度為高精度塑料制品的生產(chǎn)選擇合適的高分子材料；第三組：從熱膨脹系數(shù)角度為高精度塑料制品的生產(chǎn)選擇合適的高分子材料。項(xiàng)目16的完成過程項(xiàng)目前期準(zhǔn)備項(xiàng)目運(yùn)行情境項(xiàng)目運(yùn)行一項(xiàng)目運(yùn)行二項(xiàng)目運(yùn)行三新項(xiàng)目布置課程改革整體方案單元16教學(xué)方案素1、素2、素3、素4課件1、課件2 總體項(xiàng)目協(xié)議書子項(xiàng)目考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)子項(xiàng)目完成報(bào)告樣本總項(xiàng)目運(yùn)行情境描述復(fù)合材料0611集團(tuán)機(jī)構(gòu)子項(xiàng)目各成員準(zhǔn)備的資料、個(gè)人的預(yù)報(bào)告內(nèi)容及其他供討論材料。發(fā)言代表匯總材料。提交上一項(xiàng)目完成報(bào)告項(xiàng)目委托方代表評(píng)價(jià)時(shí)所做的記錄及補(bǔ)充意見項(xiàng)目互查意見；項(xiàng)目引深部分的記錄；能力、知識(shí)等總結(jié)記錄對(duì)新項(xiàng)目所提

9、出的要求及注意事項(xiàng)等的記錄巡視檢查時(shí)的各種記錄子項(xiàng)目匯報(bào)結(jié)果記錄子項(xiàng)目結(jié)果評(píng)價(jià)記錄項(xiàng)目16參考性結(jié)論項(xiàng)目互相檢查意見項(xiàng)目引深部分案例項(xiàng)目總結(jié)的能力、知識(shí)項(xiàng)目16課件及圖片展示項(xiàng)目17內(nèi)容及要求展示素5、素6、素7、素8項(xiàng)目16運(yùn)行三的總結(jié)部分熱收縮率小的高分子材料圖片：PMMA項(xiàng)目16運(yùn)行三的總結(jié)部分ABS項(xiàng)目16運(yùn)行三的總結(jié)部分PC項(xiàng)目16運(yùn)行三的總結(jié)部分尼龍項(xiàng)目16運(yùn)行三的總結(jié)部分PI聚酰亞胺PPS聚苯硫醚PPOPES聚醚砜LCP液晶項(xiàng)目16運(yùn)行三的總結(jié)部分PFA全氟碳樹脂PSU聚砜PEEK聚醚醚酮項(xiàng)目16運(yùn)行三的總結(jié)部分F4項(xiàng)目16引深部分內(nèi)容 溫度、濕度變化以后對(duì)高分子制品的外形尺寸有何影響？ 項(xiàng)目17布置第一組：請(qǐng)為透