gmj第七篇 高分子的结构.ppt

第一节 聚合物的结构 第二节 高分子的链结构与高分子的柔顺性 第三节 高分子的聚集态结构 第四节 聚合物的溶解特性 第五节 聚合物的力学状态及其转变 第六节 聚合物的耐热性 第七节 聚合物的力学性能 (3) 树枝状晶 溶液浓度较大(一般为0.01～0.1%)，温度较低的条件下结晶时，高分子的扩散成为结晶生长的控制因素，此时在突出的棱角上要比其它邻近处的生长速度更快，从而倾向于树枝状地生长，最后形成树枝状晶体。 聚合物的耐热性包含两方面： 热稳定性—耐热降解、热氧化性能； 热变形性—受热时外观尺寸的改变 （1）热稳定性： 聚合物在高温条件下可能产生两种结果：降解和交联。两种反应都与化学键的断裂有关，组成聚合物分子的化学键能越大，耐热稳定性越高。为提高耐热性： （a）尽量避免分子链中弱键的存在； （b）引入梯形结构； （c）在主链中引入Si、P、B、F等杂原子，即合成元素有机聚合物。 7.6 聚合物的耐热性 (P303) 第 七 章 聚 合 物 的 结 构 与 性 能 （2）热变形性：受热不易变形，能保持尺寸稳定性的聚合物必然是处于玻璃态或晶态，因此改善聚合物的热变形性应提高其Tg或Tm，必须使分子链内部及分子链之间具有强的相互作用，为此可有以下几条途径： （a）增加结晶度； （b）增加分子链刚性：引入极性侧基；在主链或侧基上引入芳香环或芳香杂环； （c）使分子间产生适度交联：交联聚合物不熔不溶，只有加热到分解温度以上才遭破坏。 第 七 章 聚 合 物 的 结 构 与 性 能 7.7 聚合物的力学性能（P230） 聚合物的力学性能指的是其受力后的响应，如形变大小、形变的可逆性及抗破损性能等，这些响应可用一些基本的指标来表征。 第 七 章 聚 合 物 的 结 构 与 性 能 7.7.1 表征力学性能的基本指标（P230） （1）应变与应力 材料在外力作用下，其几何形状和尺寸所发生的变化称应变或形变，通常以单位长度（面积、体积）所发生的变化来表征。 材料在外力作用下发生形变的同时，在其内部还会产生对抗外力的附加内力，以使材料保持原状，当外力消除后，内力就会使材料回复原状并自行逐步消除。当外力与内力达到平衡时，内力与外力大小相等，方向相反。单位面积上的内力定义为应力。 材料受力方式不同，发生形变的方式亦不同，材料受力方式主要有以下三种基本类型： （i）简单拉伸（drawing)： 材料受到一对垂直于材料截面、大小相等、方向相反并在同一直线上的外力作用。 第 七 章 聚 合 物 的 结 构 与 性 能 拉伸应力? = F / A0 （A0为材料的起始截面积） 拉伸应变（相对伸长率）e = （l - l0）/l0 = Dl / l0 简单拉伸示意图 A0 l0 l D l A F F 材料在拉伸作用下产生的形变称为拉伸应变，也称相对伸长率（e）。 第 七 章 聚 合 物 的 结 构 与 性 能 （ii）简单剪切(shearing) 材料受到与截面平行、大小相等、方向相反，但不在一条直线上的两个外力作用，使材料发生偏斜。其偏斜角的正切值定义为剪切应变（?）。 A0 F F ? 简单剪切示意图 剪切应变? = tg ? 剪切应力?s = F / A0 第 七 章 聚 合 物 的 结 构 与 性 能 （iii）均匀压缩（pressurizing) 材料受到均匀压力压缩时发生的体积形变称压缩应变（? V）。 A0 材料经压缩以后，体积由V0缩小为V，则压缩应变： ? V = （V0 - V）/ V0 = DV / V0 第 七 章 聚 合 物 的 结 构 与 性 能 （iii）胆甾型：棒状分子分层平行排列，在每个单层内分子排列与向列型相似，相邻两层中分子长轴依次有规则地扭转一定角度，分子长轴在旋转3600后复原。 两个取向相同的分子层之间的距离称为胆甾型液晶的螺距。 胆甾型 第 七 章 聚 合 物 的 结 构 与 性 能 7.3.4 聚合物的取向态（P180） 取向(orientation)：在外力作用下，分子链沿外力方向平行排列。 聚合物的取向现象包括分子链、链段的取向以及结晶聚合物的晶片等沿外力方向的择优排列。 未取向的聚合物材料是各向同性的，即各个方向上的性能相同。而取向后的聚合物材料，在取向方向上的力学性能得到加强，而与取向垂直的方向上，力学性能可能被减弱。即取向聚合物材料是各向异性的，即方向不同，性能不同。 第