高聚物的结构优秀PPT.ppt
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1、高聚物的结构第一页,本课件共有44页第五章高聚物的结构第五章高聚物的结构第第2题题解答:解答: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。12形变%TgTmTfT/1相对分子质量较小2相对分子质量很大结晶态高聚物的物理状态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较小较小M很大很大第二页,本课件共有44页第五章高聚物的结构第五章高聚物的结构第第3题题解答:解答:玻璃化温度的玻璃化温度的定义定义高聚物分子链段开始运动或冻结的温度。玻璃化温度的使用价值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
2、作为橡胶使用的最低温度。(一般用Tg表示)影响玻璃化温度的因素影响玻璃化温度的因素主链柔性对玻璃温度的影响主链柔性对玻璃温度的影响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。分子间作用力对玻璃化温度的影响分子间作用力对玻璃化温度的影响分子间作用力越大,其玻璃化温度越高。相对分子质量对玻璃化温度的影响相对分子质量对玻璃化温度的影响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。第三页,本课件共有44页第五章高聚物的结构第五章高聚物的结构第第3题题续解:共聚对玻璃化温度的影响共聚对玻璃化温度的影响共聚可以调整
3、高聚物的玻璃化温度。交联对玻璃化温度的影响交联对玻璃化温度的影响适度交联,可以提高玻璃化温度。增塑剂对玻璃化温度的影响增塑剂对玻璃化温度的影响随着增塑剂加入量的增加,玻璃化温度下降。外界条件的影响外界条件的影响外力大小外力大小对高聚物施加的外力越大,玻璃化温度下降越低。外力作用时间外力作用时间时间越长,玻璃化温度越低。升温速度升温速度升温速度越快,玻璃化温度越高。玻璃化温度的测定玻璃化温度的测定原理:原理:利用高聚物在发生玻璃化转变的同时各种物理参数均发生变化的特性进行测定。Tg12345T物性参数比体积膨胀率热容导热率折光率第四页,本课件共有44页第五章高聚物的结构第五章高聚物的结构第第3题
4、题续解:常用的玻璃化温度测定方法热-机械曲线法膨胀计法电性能法DTA法DSC法第五页,本课件共有44页第五章高聚物的结构第五章高聚物的结构第第4题题解答:解答:熔点的熔点的定义定义平衡状态下晶体完全消失的温度。熔点的使用价值熔点的使用价值是晶态高聚物用于塑料和纤维时的最高使用温度,又是它们的耐热温度和成型加工的最低温度。小分子结晶与高聚物结晶熔融过程的异同点小分子结晶与高聚物结晶熔融过程的异同点小分子结晶高聚物结晶熔融过程从晶相转变为液相(折线)从晶相转变为液相(极慢升温为折线)特点热力学函数有突变突变熔化的温度范围窄(窄(Tm0.1)熔点与两相含量无关无关熔点高低与结晶过程无关无关热力学函数
5、有突变突变熔化的温度范围宽(宽(Tm2)熔点与两相含量有关有关熔点高低与结晶过程有关有关第六页,本课件共有44页第五章高聚物的结构第五章高聚物的结构第第4题题解答:解答:影响熔点的因素影响熔点的因素增大分子间的作用力越大(方法是在高分子主链或侧基上引入极性基团)为熔点越高。降低柔性,增加刚性(方法是在主链上引入苯环,降低体系混乱程度),熔点越高。熔点的测定方法熔点的测定方法同玻璃化温度的测定方法第七页,本课件共有44页第五章高聚物的结构第五章高聚物的结构第第5题题解答:解答:黏流温度的黏流温度的定义定义非晶态高聚物熔化后发生黏性流动的温度。黏流温度的使用价值黏流温度的使用价值是非晶态高聚物成型
6、加工的最低温度。影响黏流温度的因素影响黏流温度的因素柔性、刚性,Tf;平均相对分子质量,内摩擦力,Tf。影响黏流温度的测定影响黏流温度的测定采用热-机械曲线法、DTA法等测定方法。第八页,本课件共有44页第五章高聚物的结构第五章高聚物的结构第第6题题解答:解答:软化温度的定义软化温度的定义在某一指定试样大小、升温速度、施加外力方式等条件下,测定高聚物试样达到一定形变时的温度。软化温度的使用价值软化温度的使用价值是产品质量控制、成型加工和应用的参数之一。软化温度的表示方法软化温度的表示方法马丁耐热温度马丁耐热温度测试条件:测试条件:升温速度10/12min专用设备:专用设备:马丁耐热试验箱 悬臂
7、弯曲力5MPa温度确定长240mm横杆项指示下降6cm所对应的温度维卡耐热温度维卡耐热温度测试条件:测试条件:试样10mm10mm3mm升温速度(50.5)/6min或(121)/12min 圆柱压针截面积1mm2第九页,本课件共有44页第五章高聚物的结构第五章高聚物的结构第第6题题续解:压入负荷5kg或1kg温度确定圆柱形针压入1mm所对应的温度弯曲负荷热变形温度(简称热变形温度)弯曲负荷热变形温度(简称热变形温度)测试条件:测试条件:试样 120mm313mm15mm 升温速度(121)/6min 弯曲应力1.85MPa(或0.46MPa静弯曲负荷)温度确定试样达到规定弯曲时所对应的温度第
8、十页,本课件共有44页第五章高聚物的结构第五章高聚物的结构第第7题题解答:解答:1、外力(负荷)、外力(负荷)对材料所施加的使材料形变的力。如拉力、压力、剪切、扭转、弯曲等。2、内力、内力指材料为反抗外力,使材料保持原状所具有的力。如回缩力。3、形变、形变一般是指材料爱力后产生的绝对形变值。如X、Y、Z等;相对形变值如X/X、Y/Y、Z/Z等。4、应力(、应力()单位面积所受的力。用 表示。5、应变(、应变(或或)在应力作用下单位长度(或单位面积或单位体积)所发生的形变。6、强度、强度在一定条件下,材料所能承受的最大应力。7、泊松比、泊松比 第十一页,本课件共有44页第五章高聚物的结构第五章高
9、聚物的结构第第7题题续解:8、模量(、模量(E)引起单位应变所需要的应力,形式有拉伸模量、压缩模量、剪切模量、扭转模量、弯曲模量等。9、柔量(、柔量(J)模量的倒数。10、拉伸强度、拉伸强度在规定温度、湿度和加载速度下,试样沿轴向方向拉伸直至被拉断为止,断裂前试样承受的最大载荷与试样截面积之比。11、挠曲强度、挠曲强度在规定条件下对标准试样施加静弯曲力矩,取试样断裂前的最大载荷计算的强度。12、抗冲击强度、抗冲击强度试样受冲击而破裂时的单体体积所吸收的能量。14、硬度、回弹性、韧性及疲劳、硬度、回弹性、韧性及疲劳第十二页,本课件共有44页第五章高聚物的结构第五章高聚物的结构第第8题题解答:解答
10、:(1)非晶态高聚物的应力)非晶态高聚物的应力-应变曲线应变曲线拉伸的工业应用拉伸的工业应用为增加纤维的拉伸强度而进行单轴拉伸;为增加塑料薄膜的强度而进行双轴拉伸。线型线型非晶态高聚物的应力非晶态高聚物的应力-应变曲线应变曲线拉伸过程高分子链的三种运动情况:弹性形变(开始弹性形变(开始A点)点)应变随应力的增加而增大,服从虎克定律,具有普弹性能;运动单元为键长、键角。对应为弹性伸长极限。强迫高弹形变(强迫高弹形变(A点点B点)点)中间经过屈服点Y,对应的表示高聚物材料对抗永久形变的能力;形变能力300%1000%,并且可逆;运动单元为链段。应变应力AYBA弹性极限;Y屈服点;B断裂点第十三页,
11、本课件共有44页第五章高聚物的结构第五章高聚物的结构第第8题题续解:黏流形变(黏流形变(B点后)点后)形变为不可逆(永久形变);运动单元为链段、大分子链。非晶态高聚物的六种应力非晶态高聚物的六种应力-应变曲线与使用的关系应变曲线与使用的关系可以作为工程塑料的高聚物可以作为工程塑料的高聚物材料硬而脆材料硬而脆刚性制品,不宜冲击,能承受静压力典型实例:典型实例:酚醛塑料制品材料硬而强材料硬而强高模量高抗张,断裂伸长小或无屈服典型实例:典型实例:PVC硬制品第十四页,本课件共有44页第五章高聚物的结构第五章高聚物的结构第第8题题续解:可以作为形变较大的材料可以作为形变较大的材料材料硬而韧材料硬而韧高
12、模量高抗张,断裂伸长大,有屈服典型实例:典型实例:聚碳酸酯制品材料软而韧材料软而韧低模量低屈服,断裂伸长率及强度大典型实例:典型实例:硫化橡胶、LDPE制品材料软而弱材料软而弱低模量低强度,断裂伸长率中等典型实例:典型实例:未硫化天然橡胶第十五页,本课件共有44页第五章高聚物的结构第五章高聚物的结构第第8题题续解:无使用价值的材料无使用价值的材料材料弱而脆材料弱而脆一般为低聚物第十六页,本课件共有44页第五章高聚物的结构第五章高聚物的结构第第9题题解答:解答:(2)未取向的晶态高聚物的应力)未取向的晶态高聚物的应力-应变曲线应变曲线整个曲线有两个转折点,划分为三段:曲线的初始段(OY),应力随
13、应变直线增加,试样均匀伸长;达到屈服点(Y)后,试样突然在某处或几处变细,出现“细颈”,由此开始拉伸的第二阶段细颈发展阶段(ND),这一阶段的特点是伸长不断增加而应力几乎不变或增大不多,直至整个试样全部变细(D点);第三阶段(DB)是已被细颈的试样重新被均匀拉伸应力随应变增加,直至断裂点B为止。OYNDBOY段段 YN段段ND段段DB段段D点点OY段段YN段段ND段段D点点DB段段试样形状变化试样形状变化第十七页,本课件共有44页第五章高聚物的结构第五章高聚物的结构第第10题题解答:解答:相对分子质量及分布对强度的影响相对分子质量及分布对强度的影响规律:规律:强度随相对分子质量的增大而增加,分
14、布宽窄影响不大,但低聚物部分增加时,因低分子部分发生分子间断裂而使强度下降。低分子掺合物对强度的影响低分子掺合物对强度的影响规律:规律:低分子物质的加入降低强度。实例实例增塑剂的加入能降低强度,但对脆性高聚物而言,少量加入低分子物质,能增加强度。交联对强度的影响交联对强度的影响规律:规律:适度交联增加强度,但过度交联,在受外力时,会使应力集中而降低强度。实例实例橡胶的适度交联。结晶对强度的影响结晶对强度的影响规律:规律:结晶度增大,强度增加,但材料变硬而脆;大球晶增加断裂伸长率,小球晶增加韧性、强度、模量等;纤维状晶体强度大于折叠晶体强度。第十八页,本课件共有44页第五章高聚物的结构第五章高聚
15、物的结构第第10题题续解:实例实例缓慢降温有利形成大球晶,淬火有利形成小球晶。取向对强度的影响取向对强度的影响规律:规律:取向能增加取向方向上材料的强度。填充物对强度的影响填充物对强度的影响规律:适当填充活性填料增加强度。实例橡胶填充炭黑;玻璃钢填充玻璃纤维。材料中缺陷对强度的影响材料中缺陷对强度的影响缺陷指向与危害:杂质、不塑化树脂粒、气泡、降解物等造成微小裂纹,当材料受到外力作用时,在缺陷处产生应力集中,致使材料断裂、破坏。第十九页,本课件共有44页第五章高聚物的结构第五章高聚物的结构第第11题题解答:解答:松弛过程(现象)松弛过程(现象)是高聚物从一种平衡状态过渡到另外一种平衡状态的过程
16、。在松弛过程中,高聚物处于不平衡的过渡。常见的高聚物松弛过程常见的高聚物松弛过程高聚物的松弛过程应力松弛(relaxation of stress)蠕变(creep)是在保持高聚物材料形变一定的情况下,应力随时间的增加而逐渐减小的现象。是在一定的应力作用下,形变随时间的增加而增大的现象。第二十页,本课件共有44页第五章高聚物的结构第五章高聚物的结构第第11题题续解:高聚物的松弛过程直接影响高聚物材料尺寸稳定性;但高聚物材料成型加工过程中需要通过松弛过程将各种应力松弛掉,防止应力集中而影响使用。松弛过程的本质:松弛过程的本质:是链段和分子链运动的结果。应力松弛曲线与应力松弛示意图应力松弛曲线与应
17、力松弛示意图应力松弛曲线与应力松弛示意图应力松弛曲线与应力松弛示意图 蠕变曲线蠕变曲线t停止型减小型受力形变维持不变应力松弛应力松弛示意图应力松弛示意图应力松弛曲线示意图应力松弛曲线示意图增长型停止型稳变型t蠕变曲线示意图第二十一页,本课件共有44页第五章高聚物的结构第五章高聚物的结构第第12题题解答:解答:影响强度的因素:影响强度的因素:强度随相对分子质量的增高而增大强度随相对分子质量的增高而增大;相对分子质量分布的影响,主要考虑低聚物部分,低聚物部分增多,就会导致受力时的分子间断裂,使强度降低。加入低分子掺合物低分子掺合物对高聚物材料强度的影响,类似于相对分子质量分布中的低聚物,一般会使材
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