第三章高分子材料的物理化学性质PPT讲稿.ppt

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1、第三章高分子材料的物理化学性质第1页，共16页，编辑于2022年，星期二3.1.2 聚合物溶解过程的热力学聚合物溶解过程的热力学溶解溶解 Gm=Gm=Hm-THm-TSm 0Sm 0极性高分子溶于极性溶剂极性高分子溶于极性溶剂，Hm 0Hm 0，放热，放热非极性高分子溶解，一般非极性高分子溶解，一般 Hm Hm 0 0，吸热，吸热经典的经典的HildebrandHildebrand溶度公式溶度公式(非极性相混合非极性相混合)（教材（教材P55）第2页，共16页，编辑于2022年，星期二3.1.3 溶剂的选择溶剂的选择“溶度参数相近溶度参数相近”原则原则“极性相近极性相近”原则原则 弱亲电子性弱

2、亲电子性溶剂化原则溶剂化原则 给电子性给电子性 强亲电子性强亲电子性第3页，共16页，编辑于2022年，星期二3.1.4 凝胶凝胶凝胶凝胶 溶胀的三维网状结构高分子。化学凝胶化学凝胶(化学键)不能熔融、溶解 物理凝胶物理凝胶(范德华力)分子内交联分子内交联 分子间交联分子间交联干凝胶干凝胶凝胶性质凝胶性质 触变性：外部作用力凝胶与溶胶相互转化。溶胀性：溶胀度 脱水收缩性 透过性功能性凝胶：温敏、功能性凝胶：温敏、pH敏敏 冻胶冻胶第4页，共16页，编辑于2022年，星期二3.2 高分子的分子量及分子量分布高分子的分子量及分子量分布3.2.1 3.2.1 概述概述 数均分子量重均分子量粘均分子量

3、多分散性指数多分散性指数HI单分散性HI=1，一般在1.52.0，也可达2050分子量及其分布对聚合物各种性能有极大影响第5页，共16页，编辑于2022年，星期二3.2.2 3.2.2 分子量及其分布的测定方法分子量及其分布的测定方法分子量测定法：分子量测定法：端基测定法端基测定法 上限上限2 104 沸点升高和冰点降低沸点升高和冰点降低 上限上限3 104 蒸气压渗透法蒸气压渗透法(VPO)膜渗透压膜渗透压 3 104 1.5 106 光散射法光散射法 粘度法粘度法 超速离心沉降超速离心沉降 104-107 分子量分布测定法：分子量分布测定法：凝胶色谱法凝胶色谱法 相平衡分级法相平衡分级法第

4、6页，共16页，编辑于2022年，星期二3.3 3.3 聚合物的力学状态及高分子材料的力学性质聚合物的力学状态及高分子材料的力学性质3.3.1 3.3.1 温度与力学状态温度与力学状态P69 3.3.2 3.3.2 药物剂型加工中高分子材料的主要力学性能药物剂型加工中高分子材料的主要力学性能 (一一)弹性模量弹性模量 P71 弹性模量弹性模量=应力应力/应变应变 受力方式受力方式 简单拉伸简单拉伸 -杨氏模量杨氏模量E (对各向同性材料对各向同性材料)简单剪切简单剪切 -切变模量切变模量G 均匀压缩均匀压缩 -体积模量体积模量B 也可用模量倒数也可用模量倒数 杨杨 -拉伸柔量拉伸柔量 切切 -

5、切变柔量切变柔量 体体 -可压缩度可压缩度 E=2G(1+V)=3B(1 2V)V为为泊泊松松比比，定定义义为为在在拉拉伸伸试试验验中中，材材料料横横向向单单位位宽宽度度的的减减力力与与纵向单位长度的增加之比值。纵向单位长度的增加之比值。第7页，共16页，编辑于2022年，星期二(二二)硬度和强度硬度和强度硬度：衡量材料表面抵抗机械压力的能力的一种指标。硬度：衡量材料表面抵抗机械压力的能力的一种指标。硬度试验方法很多，因压头的形状不同和计算方法差异有布氏、洛氏和邵氏等名称。强度强度(机械强度机械强度)：材料抵抗外力破坏的能力：材料抵抗外力破坏的能力。抗张强度抗张强度(拉伸强度拉伸强度)在在规规

6、定定的的试试验验温温度度、湿湿度度和和试试验验速速度度下下，在在标标准准试试样样上上沿沿轴轴向向施施加加拉拉伸伸载载荷荷，直直至至试试样样被被拉拉断断为为止止，断断裂裂前前试试样样承承受受的的最最大大载荷载荷P与试样的宽度与试样的宽度b和厚度和厚度d的乘积的比值。的乘积的比值。bdt t=P Pbdbd(Kg/cm2)P第8页，共16页，编辑于2022年，星期二抗弯强度抗弯强度 在规定试验条件下，对标准试样施加静弯曲力矩，直到试样折断为止，取试验过程中的最大载荷PPbdL0P/2P/2f f=P P2 2L L0 0/2/2 bdbd2 2/6/6第9页，共16页，编辑于2022年，星期二冲击

7、强度冲击强度衡量材料韧性的一种强度指标，材料抵抗冲击载荷破坏的能力，单位载面积所吸收的能量有缺口有缺口无缺口无缺口摆锤式冲击、落重式冲击、高速拉伸摆锤式冲击、落重式冲击、高速拉伸第10页，共16页，编辑于2022年，星期二影响材料强度的因素影响材料强度的因素化学结构分子量内因内因应力集中冷度外力作用速度增塑剂填料配料与加工配料与加工机械加工外因外因第11页，共16页，编辑于2022年，星期二(三三)粘弹性粘弹性理想弹性体：受外力，平衡形变与时间无关理想粘性体：受外力，形变随时间线性发展高分子材料介于两者之间高分子材料介于两者之间 蠕蠕变变：在在一一定定的的温温度度和和较较小小的的恒恒定定外外力

8、力(拉拉力力、压压力力、或或扭扭力力等等)作作用用下下，材材料料的的形形变变随随时时间间的的增增加加而而逐逐渐渐增增大大的的现象。现象。总形变总形变=1 1+2 2+3 3 1 1 为普弹形变为普弹形变2 2 为高弹形变为高弹形变 可逆形变可逆形变3 3 为粘性流动为粘性流动 不可逆形变不可逆形变第12页，共16页，编辑于2022年，星期二蠕蠕变变与与温温度度高高低低和和外外力力大大小小有有关关。温温度度过过低低，外外力力太太小小，蠕蠕变变很很小小；温温度度过过高高，外外力力太太大大，形形变变发发展展快快；只只有有在在适适当当温温度度和和外外力力下下，才才能观察到明显的蠕变。能观察到明显的蠕变

9、。应应力力松松驰驰 在在恒恒定定温温度度和和形形变变保保持持不不变变的的情情况况下下，高高聚聚物物内内部部的的应应力力随随时时间间增增加加而而逐逐渐衰减的现象。渐衰减的现象。内耗内耗(力学损耗力学损耗)高高聚聚物物在在交交变变应应力力作作用用下下，形形变变落落后后于于应应力变化的现象称为滞后现象。力变化的现象称为滞后现象。发生滞后现象，每一循环变化中就要消耗发生滞后现象，每一循环变化中就要消耗功，称为内耗。功，称为内耗。第13页，共16页，编辑于2022年，星期二3.3.3 3.3.3 高分子材料的其他性能高分子材料的其他性能(一一)渗透性和透气性渗透性和透气性 P73 高高分分子子材材料料通

10、通过过扩扩散散和和吸吸收收过过程程，使使气气体体或或液液体体透透过过一一个个表表面面传传递递到到另另一一表表面面渗渗出出，从从浓浓度度高高的的一一侧侧扩扩散散到到浓浓度度低低的的一一侧，这种现象称为渗透性。侧，这种现象称为渗透性。气体分子渗透通过聚合物膜称为透气性。气体分子渗透通过聚合物膜称为透气性。主要影响因素：温度、极性、分子大小、链的柔性主要影响因素：温度、极性、分子大小、链的柔性(二二)胶粘性胶粘性 作为粘合剂使用时的粘合行为作为粘合剂使用时的粘合行为 聚合物被粘合时聚合物的行为聚合物被粘合时聚合物的行为主主要要影影响响因因素素：分分子子量量、被被粘粘物物表表面面的的粗粗糙糙度度、被被

11、粘粘物物表表面面的的处理方法、温度和压力处理方法、温度和压力第14页，共16页，编辑于2022年，星期二3.4 药物通过聚合物的扩散药物通过聚合物的扩散3.4.1 药物通过聚合物的传质过程药物通过聚合物的传质过程 两类模型：贮库装置和骨架装置两类模型：贮库装置和骨架装置 扩散步骤：药物溶出进入周围的聚合物或孔隙扩散步骤：药物溶出进入周围的聚合物或孔隙 药物分子扩散通过聚合物屏障药物分子扩散通过聚合物屏障 药物由聚合物解吸附药物由聚合物解吸附 药物扩散进入体液或介质药物扩散进入体液或介质P74 75 Fick 第一、二定律第一、二定律 药物通过聚合物薄膜的扩散药物通过聚合物薄膜的扩散 Fick扩

12、散扩散 胶囊壁扩散胶囊壁扩散 聚合物包衣层扩散聚合物包衣层扩散 药物通过聚合物骨架的扩散药物通过聚合物骨架的扩散(疏水性骨架疏水性骨架)非非Fick扩散扩散 水的扩散速度水的扩散速度 大分子链松驰速度大分子链松驰速度药物释放速度药物释放速度 第15页，共16页，编辑于2022年，星期二3.4.2 扩散系数扩散系数影响扩散系数的因素：影响扩散系数的因素：药物分子的大小、极性药物分子的大小、极性 药物在聚合物中的溶解度药物在聚合物中的溶解度 聚合物的结构聚合物的结构 温度温度控制药物扩散系数的方法：控制药物扩散系数的方法：交联度、支化度、结晶度、大分子晶粒大小、添加助交联度、支化度、结晶度、大分子晶粒大小、添加助剂剂第16页，共16页，编辑于2022年，星期二