中山大学塑料纤维橡胶复习思考题
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复习思考题
一、名词解释
高分子链: 由单体通过聚合反应连接的链状分子。
链段: 如假设高分子单键旋转受阻,一个键运动可以带动若干键运动,将若干个键组成一段链作为独立运动单元,称为链段;或者主链中能够独立运动的最小单元称为链段。
分子量: 小分子明确,聚合物是由一系列分子量不等的同系物高分子组成,这种同种聚合物分子长短不一的特征称为聚合物的多分散性。
因此,高分子分子量只能用统计平均值来表示。
分子量分布: 表征聚合物的多分散程度, 也叫分子量分布。
聚合度: 也可用作度量高分子分子量的参数,指高分子中所含有的重复单元的数目,其值与分子量成正比,同样具有统计平均的意义。
近程结构: 构造、构型,化学结构一级结构。
远程结构: -分子形态、大小,柔顺性,构象,二级结构。
构造: 指链中原子的种类和排列,取代基和端基的种类,单体单元的排列顺序,支链类型与长度等。
构型: 指某一原子的取代基在空间的排列或分子中最近邻原子键的相对位置,指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。
要改变构型需要化学键断裂;构型不同的异构体有旋光异构体和几何异构体。
构象: 由于单键内旋转而产生的分子空间的不同形态称为构象,为由分子内热运动引起的物理现象。
柔顺性: 高分子链能够通过内旋转作用改变其构象的性能称为高分子链的柔顺性,高分子链能形成的构象数越多,柔顺性越大。
全同立构高分子: 主链上的C*的立体构型全部为一种旋光异构单元。
间同立构高分子: 主链上C*的立体构型各不相同,两种旋光异构单元交替键接,R取代基交替排列在平面的两侧。
立构规整性高分子: C*的立体构型有规则连接,简称等规高分子。
包括全同立构高分子和间同立构高分子。
碳链高分子: 主链由碳原子组成,聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC、聚苯乙烯PS、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA(有机玻璃)。
杂链高分子: 主链由两种或两种以上原子组成,如聚酰胺PA(尼龙)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(涤纶)PET等。
元素高分子: 主链含有Si、P等元素的高分子,有机硅等。
线型和交联高分子差别: 线型高分子能溶解,交联高分子不溶不熔,交联度不高可溶涨。
交联度: 相邻两个交联点之间的链的平均分子量Mc来度量,交联度越大,Mc越小;也可以用交联点密度来表示。
等规度: 指聚合物中全同立构和间同立构的总的百分数。
聚集态结构: 高分子的聚集态指高分子链之间的排列和堆积结构,也称为超分子结构,包括晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构,三级结构,晶态与非晶态,晶态有序性比小分子的差,非晶态有序性比小分子的高。
取向: 高分子链沿一定方向优先平行排列,称为取向。
取向态和结晶态的差别、: 都为有序,取向为一或二维有序,结晶态为三维有序。
液晶态: 一种具有晶体和液体的部分性质的过渡态,称为液晶态。
均相成核: 无外来物质存在下、高分子链自身形成晶核发生结晶。
异相成核: 异相成核为外来物质、未完全熔融的聚合物结晶体等为中心,吸附熔体中高分子链作有序排列而形成晶核。
交联结构: 高分子链之间通过支链联结成一个三维网型大分子,就称为交联结构。
等规聚合物: 全同立构和间同立构的聚合物有时通称为“等规聚合物”。
结晶度: 结晶部分含量的度量,有重量百分数和体积百分数来表示。
同质多晶现象: 结晶条件变化,引起高分子链构象的变化,一种高分子可形成多种不同的晶型,这种称为高聚物的同质多晶现象。
均聚物: 由一种单元组成的聚合物,如乙烯聚合的聚乙烯。
共聚物: 由两种以上单元组成的聚合物,其结构比均聚物复杂,按其联结方式可分为交替共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物和无规共聚物类型,如乙烯和丙烯共聚的乙丙共聚物。
交替共聚物: 两单体单元在分子链上有规律地交替排列,A单体单元相邻的肯定是B单体单元。
嵌段共聚物: 两单体单元在分子链上成段排列。
接枝共聚物: 以其中一单体组成的长链为主链,另一单体组成的链为侧链(支链)与之相连。
热塑性弹性体: 可加热塑性流动的弹性体。
柔性:主链有一定内旋转自由度的性质。
自由结合链: 内旋转无任何阻碍,每个键在任何方向取向的几率相同。
自由旋转链: 假设分子链中每个键都在键角容许的方向自由内旋,不考虑空间位阻对转动的影响,这种链称为自由内旋转链。
高分子的聚集态结构模型:纓状微束模型--两相模型、折叠链模型、松散折叠链模、型隧道-折叠链模型、插线板模型。
溶胶:如果聚合物中含有能溶解的支化与线形高分子,也含有交联高分子,能溶解的部分叫做溶胶。
凝胶:如果聚合物中含有能溶解的支化与线形高分子,也含有交联高分子,不能溶解的部分叫做凝胶。
说明题
1、写出三种通用树脂的化学名称:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等
2、写出三种工程塑料的化学名称:PA、PET、PBT等
3、写出三种合成橡胶的化学名称:丁苯橡胶、聚异戊二烯、乙丙胶等
4、写出三种合成纤维的化学名称:PET、PP、PAN、PA
5、写出三种热塑性树脂的化学名称:PET、PP、PA
6、写出三种热固性树脂的化学名称:环氧、不饱和聚酯、PI
论述题
1、高分子结构包括什么内容?
高分子结构包括链结构与聚集态结构。
链结构是指单个分子的结构与形态,分为近程结构和远程结构。
近程结构包括构造与构型
构造是指链中原子的种类和排列,取代基和端基的种类,单体单元的排列顺序,支链类型与长度等;
构型是指某一原子的取代基在空间的排列。
近程结构属于化学结构,又称一级结构。
远程结构包括(1)分子大小与形态(伸直链、无规线团、折叠链);(2)分子链的柔顺性及分子在环境中的构象。
远程结构又称二级结构。
聚集态结构是指高分子材料整体的内部结构:包括晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构和织态结构。
前四者是描述高分子聚集体中分子之间是如何堆积,又称为三级结构。
织态结构-高级结构
2、讨论高分子柔顺性与链结构的关系?
主链结构影响显著:
主链为单键连接的碳氢高分子,极性最小,旋转容易,具有较大的柔性。
如聚乙烯、聚丙烯、乙丙共聚物。
-Si-O-比-C-O-内旋转容易,-C-O-又比-C-C-容易;-Si-O-Si-比-C -O-C-容易;
主链有芳杂环不能内旋转,柔顺性较差,具有耐高温的特点,用作工程塑料,如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
但主链芳杂环过多,刚性太大,加工困难,如聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚砜。
主链含有非共轭双键易于内旋转,柔顺性好,用作橡胶,如聚丁二烯,聚异戊二烯。
带有共轭双键的不能内旋转,都为刚性高分子,如聚苯、聚乙炔。
侧基:侧基极性对链柔顺性影响很大。
极性强、相互作用大,单键内旋转困难,柔顺性差,如PVC比PE的差。
侧基体积大,空间位阻大对内旋转不利,刚性增加,如PP比PE的柔顺性低。
但对称性侧基,可使分子链间的距离增大,相互作用减弱,柔顺性大,如聚异丁烯有对称的侧甲基,使主链间的距离增大,链间相互作用力减弱,柔顺性增加,比PE更加柔顺。
侧链的长短:
侧链短,内旋转产生的构象数小,刚性大。
侧链长,主链所含的单键数目多,因内旋转而产生的构象数目多,柔顺性好。
但侧链长超过一定后,侧链长对柔顺性影响不大。
氢键:如果高分子链的分子内或分子间可以形成氢键,氢键的影响比极性更显著,可大大增加分子链的刚性。
3、讨论高分子结构与结晶能力的关系?
链的对称性:
高分子链的结构对称性越高,越容易结晶。
如PE、PTFE,结晶能力强,难于得到非晶态,在结晶高分子中其结晶度最高;
分子链对称性降低,结晶能力降低。
PE > PP > PVC > PS;
对称取代的烯类高分子,如聚偏氯乙烯、聚异丁烯,主链含有杂原子的聚合物,如聚甲醛(POM),许多縮聚物PA、PET、PC、PSF等,分子链的对称性有所降低,但还属对称结构,都可以结晶,但结晶能力不如PE。
链的规整性:
主链含有不对称中心时,不对称中心的构型完全是无规的,使高分子链的对称性和规整性破坏,失去结晶能力,不能结晶。
如自由基聚合的PS、PMMA、聚醋酸乙烯酯等;
用定向聚合,使主链的不对称中心具有规则的构型,如间规(间同)或等规(全同)立构聚合物,链规整性提高,具有结晶能力;等规度越高,结晶能力越大。
如等规、间规PS,等规、间规PP等,属于这类聚合物基本上为等规a-聚烯烃;
在二烯类聚合物中,几何构型是无规排列的,规整性被破坏,不能结晶;全顺式和全反式结构的聚合物可以结晶,如反式聚丁二烯容易结晶,反式聚合物的结晶能力大于顺式的;聚醋酸乙烯酯不能结晶,水解物聚乙烯醇结晶,归结于羟基体积小和有极性
共聚物的结晶能力:
无规共聚破坏了链的规整性,结晶能力降低,甚至不能结晶;
如果两种共聚单元的聚合物有相同类型的结晶结构,可结晶;
如果两种均聚物有不同结晶结构,组分多的可以结晶,组份少的作为缺陷存在于组份多的结晶中;
当两组份两相近时,结晶能力大大下降,甚至不结晶,如乙丙共聚物;
嵌段共聚物的各嵌段基本保持相对独立性,各嵌段可以结晶形成相应的晶区;如乙烯-丙烯嵌段共聚物,形成聚乙烯结晶和聚丙烯结晶;聚酯-聚丁二烯-聚酯嵌段共聚物,聚酯可以结晶形成物理交联点,使共聚物称为热塑性弹性体
其他因素:
链柔顺性降低,结晶能力下降;
高柔顺性的PE结晶很快,主链含有苯环的PET,柔顺性降低,结晶能力减弱,快冷时甚至来不及结晶;
主链上苯环密度更大的PC,链柔顺性更差,通常情况下不能结晶;
支链使链规整性和对称性降低,结晶能力下降、LDPE<HDPE;
交联限制链的活动性,轻度时结晶能力下降,高度时不能结晶;
分子间力使链柔顺性降低,影响结晶能力。
分子间形成氢键,有利于结晶结构的稳定
4、讨论结晶高分子的结晶速度影响因素?
(1)分子结构是决定结晶速度的根本因素:链结构简单、对称性高、规整性好、取代基空间位阻小、链柔顺性大,结晶速度快;如聚乙烯、聚四氟乙烯结晶很快,等规聚丙烯结晶比聚乙烯慢,全同聚苯乙烯更慢
(2)分子量对结晶速度由显著的影响:分子量低结晶快
(3)杂质存在对结晶过程有很大的影响:有些阻碍结晶,有些促进结晶,起到晶核的作用,通常称为成核剂.加入成核剂可使结晶速度大大加快,球晶变小.成核剂已广泛地在工业生产中得到应用;有些溶剂也促进结晶
5、描述结晶度与高分子材料性能的关系?
非晶区处于橡胶态时,高聚物的模量、硬度随结晶度增加而提高。
在玻璃化温度以下,结晶度增加,分子链排列紧密,受到冲击时,分子链活动余地少,脆性增大,冲击强度降低,拉伸强度下降。
在玻璃化温度以上,结晶度增加,分子间的相互作用力增加,拉伸强度提高,断裂伸长率降低。
结晶度提高,密度提高。
作为塑料使用,非晶或结晶度低的高聚物,最高使用温度是玻璃化温度。
结晶度达到40%以上,由于结晶对链段运动的限制,最高使用温度接近熔点。
结晶度提高,耐溶剂性提高6、高分子链结构对熔点有何影响?
取代基越大,主链内旋转位阻越大,分子链柔顺性降低,熔点提高;
侧链的长度增加时,影响链间的紧密堆积,熔点降低。
聚酰胺熔点与碳原子奇、偶数有关,偶数的比奇数的高,偶数形成的氢键多。
主链含苯环或其他刚性结构的高聚物具有高的熔点。
二烯类聚合物熔点较低,其顺式的熔点比反式的低。
随着共聚单元浓度增加,熔点降低。
等规度高熔点高。
线性PE>支化PE。
7、取向对高分子材料性能有何影响?
未取向高分子材料为各向同性,取向的为各向异性,取向使高分子材料的力学性能、光学性能和热性能发生明显的改变,取向通常使材料的Tg、密度和结晶度提高,可以提高材料的使用温度。
8、测定结晶高分子熔点的方法?
(1)膨胀计法-比容随温度的变化,(2)热分析法(DSC 、DTA )-结晶熔融过程的吸热效应、温度变化,(3)偏光显微镜等-直接观察晶体的熔融
9、拉伸对高聚物熔点有何影响?
对于结晶高聚物,拉伸能使高聚物结晶,提高结晶度,同时提高熔点
10、为何PET 矿泉水瓶口为透明,而PET 饮料瓶口为乳白色?
PET 矿泉水瓶口由于结晶度低而为透明,PET 饮料瓶口因结晶度高而为乳白色。
11、为何PET 矿泉水瓶不能装高温水,而涤纶衣服耐热水洗涤?
PET 矿泉水瓶结晶度低,其Tg 低于100℃水,装高温水变形;涤纶衣服耐热水洗涤由于拉伸导致结晶度、耐热性提高。
第三章 高分子的溶液性质
1、 何谓溶胀与溶解?试从分子运动的观点说明线型高分子与交联高分子溶胀的最后结果
是什么?
答:溶剂小分子先渗透、扩散到大分子之间,削弱大分子间相互作用力,使体积膨胀,称为溶胀。
随着溶剂分子的不断渗入,聚合物体积不断胀大,使链段得以运动,在通过链段的协调运动而达到整条大分子的运动,使大分子逐渐分散到溶剂中,成为热力学稳定的均匀体系即真溶液,称为溶解。
线性高分子先溶胀后溶解,交联高分子只能溶胀不能溶解。
线性高分子溶胀后可通过链段的协调运动而达到整条大分子的运动,使分子链逐渐分散到溶剂中,形成真溶液。
交联聚合物分子链之间有化学键联结,形成三维网状结构,使得分子链无法分离,因此不能溶解。
2、 何谓溶度参数?高聚物的溶度参数如何测定? 答:溶度参数(δ)定义为内聚能密度的平方根 ,是反映分子间相互作用力
大小的一个参数。
由实验测定高聚物的溶度参数,常用稀溶液粘度法或测定交联网溶胀度的方法。
粘度法:用若干种溶度参数不同的溶剂,分别测定高聚物在这些溶剂中的极性粘数,极性粘数极大值所对应的溶剂的溶度参数作为高聚物的溶度参数。
交联聚合物溶胀度法:用若干种溶度参数不同的溶剂溶胀高聚物,取平衡溶胀度最大的溶剂的溶度参数为聚合物的溶度参数。
3、 试说明各类高聚物其溶解过程有何特征:
a. 非晶态高聚物;先溶胀后溶解
b. 非极性晶态高聚物;先熔融后溶解
答:非极性晶体聚合物与溶剂的相互作用较弱,没有足够的能量破坏晶格,只能起到微小的溶胀作用,只有升温到其熔点附近,转变为非晶体结构才能溶解。
c. 极性晶态高聚物;
答:极性晶体聚合物的非晶部分与极性溶剂会发生强烈的相互作用,放出大量的热量,从而破坏晶格,促使聚合物溶解。
d. 低交联度的高聚物。
有限溶胀
4、 说明溶剂选择的原则?
(1)“极性相近”原则
就是极性高聚物溶于极性溶剂,非极性高聚物溶于非极性溶剂。
溶质与溶剂的极性越相近,二者越易互溶;例如: PS -苯、乙苯,聚乙烯醇-水、乙醇。
缺点:没有说明具体极性基团间的相互作用;
(2)溶剂化原则
2
/1111)~(V E ∆=δ
极性溶剂分子与聚合物的极性基团间产生溶剂化作用,有利于聚合物溶解。
广义酸性(电子接受体,即亲电体)越强的聚合物易于溶解于广义碱性(电子给予体,亲核体)越强的溶剂;
(3)溶度参数相近原则
此原则只适用非极性聚合物。
聚合物的溶度参数与溶剂的溶度参数相等或相近是,溶解才容易进行。
一般当∣δ1-δ2⎪>1.7~2.0时,高聚物就不溶。
5、 什么是θ溶剂?
答:高分子溶液的θ状态是一个重要的参考状态。
定义:当一定温度下高分子-溶剂相互作用
参数 ,致使“超额化学位变化” 。
这种溶液状态称θ状态,该温度称θ
温度,该溶剂称θ溶剂。
从大分子链段与溶剂分子相互作用来看,此时溶剂-溶剂、链段-链段、链段-溶剂间的相互作用相等,排斥体积为零,大分子与溶剂分子可以自由渗透,大分子链呈现自然卷曲状态,即处于无扰状态中。
6、 哈金斯参数x 的物理意义?它与溶液性质和温度有何关系?
答:Huggins 参数定义为kT
W z x 121)2(∆-=,反映高分子与溶剂混合时相互作用能的变化,也称为高分子-溶剂相互作用参数。
高分子-溶剂间作用力大时,1x 值较小,反映了溶剂化能力强 。
当θ=T 时,2/112=χ 01=∆E μ 其热力学性质与理想溶液没有偏差。
当θ>T 时,2/112<χ E 1μ∆<0 >0 此时由于链段-溶剂间相互作用大于溶剂-
溶剂、链段-链段相互作用而使大分子链舒展,排斥体积增大,高分子溶液比理想溶液更易于溶解。
称此时的溶剂为良溶剂,T 高出温度越多,溶剂性能越良。
当θ<T 时,2/112>χ 01>∆E μ <0 此时大分子链段间彼此吸引力大,高分子溶
解性能变差。
称此时的溶剂为不良溶剂。
第四章 高聚物的松弛与转变
1、 解释名词、概念:
(1)聚合物的转变:高聚物通过分子运动表现出不同物理状态或宏观性能,由于温度改变了高聚物在外场作用下的分子运动模式,使其物理和力学性能发生了显著的变化,称为聚合物的转变。
(2)聚合物的力学状态:聚合物在不同的温度下,采取不同的分子运动方式,使聚合物在宏观上具有不同的力学性能而呈现不同的力学状态。
线型非晶态高聚物随温度变化出现三种力学状态:玻璃态、高弹态、粘流态。
(3)高分子运动的时-温等效原理:升高温度与延长时间对分子运动是等效的,对聚合物的粘弹行为也是等效的。
(4)玻璃化转变:无定形聚合物(包括非晶态聚合物和晶态聚合物中的非晶部分)玻璃态与高弹态之间的转变,称为玻璃化转变,它对应于链段运动的“冻结”和“解冻”以及分子链构象的变化。
玻璃化转变不是真正的二级相变,而是一个松弛过程。
(5)假塑性流体:假塑性流体是指无屈服应力,并具有粘度随剪切速率增加而减小的流动特性的流体。
其本构方程为r=ηDn (n<1),r 是剪切应力,η是粘度的度量,D 是切12χ2/1=01=∆E μ0=R V R V R V
变速率。
(6)WLF方程:室温等效原理中,时间移动因子与温度和参考温度的关系式,即,它反映的是高分子链段运动特有的温度依赖关系。
:
2、聚合物分子运动有哪些特点?
答:(1)高分子运动单元的多重性
如侧基、连节、链段、整个分子链,运动单元的转变依赖于外部条件。
最基本的运动单元是链段,链段运动对应着聚合物的玻璃化转变(Tg)。
整条大分子链是通过各链段的运动实现的。
(2)高分子运动的时间依赖性(松弛行为)
(3)高分子运动的温度依赖性
随着温度由低到高的变化,高聚物分子中的不同运动单元被激发,使高聚物
呈现不同的力学状态:玻璃态(链段运动被冻结)、高弹态(链段可以运动)、
粘流态(整链可以运动)。
3、试从分子运动的观点说明非晶、结晶、交联高聚物的温度-形变曲线的几种力学状态和
转变(并非全由力学三态)。
非晶:玻璃态—橡胶态—粘流态
结晶(三种情况):玻璃态—熔融态—(高弹态)—粘流态
交联:玻璃态—橡胶态
(1)线型非晶态高聚物的力学状态
1区:玻璃态(刚硬的玻璃体,链段运动被冻结,只有键角、键长变化);
2区:玻璃态-高弹态转变区(链段开始运动,松弛明显);
3区:高弹态(柔软的固体,链段运动,整链因缠结而不动);
4区:高弹态-粘流态转变区(开始解缠结,松弛明显);
5区:粘流态(整链运动,分子流动,不可逆形变)。
(2)结晶高聚物的力学状态
部分结晶高聚物的非晶区也能发生玻璃化转变,
但晶区阻碍链段的运动,并阻碍整链运动;
若结晶度不高,有玻璃化转变;若结晶度高(>40%),无玻璃化转变。
若分子量很高,使Tf > Tm,则当T > Tm之后,进入高弹态,
然后才进入粘流态。
结晶性高聚物由熔融状态下骤冷能生成非晶态高聚物;
再次升温超过Tg时,可再次结晶,出现形变变大后又变小的现象。
(3)体型高聚物的力学状态(热固性材料)
只有玻璃态和高弹态,与交联密度相关(交联点之间的分子链长);
热固性塑料:交联密度大,Tg高;交联密度过大,看不出Tg;
橡胶:交联密度小,Tg低;
4、何谓玻璃化温度,试讨论影响高聚物的玻璃化温度的结构因素。
答:玻璃化温度是指链段运动随温度的降低被冻结或链段运动随温度升高被激发的温度。
有利于链段运动的因素-降低Tg;不利于链段运动的因素-升高Tg;
影响玻璃化温度的结构因素(注:答案来自高分子基础,两门课都适用)
(i)聚合物的结构:Tg是链段运动刚被冻结的温度,而链段运动是通过主链单键的内旋转来实现,因此Tg与高分子链的柔顺性相关,柔顺性好,Tg低,柔顺性差,Tg高。
具体表现如下:
a主链结构:
主链由饱和单键所组成的聚合物,如-C-C-,-C-N-,-C-O-,-Si-O-等,柔顺性较好,一般Tg不高;
主链中引入孤立双键,可提高分子链的柔顺性,使Tg降低;
主链中引入共轭双键、芳环或芳杂环,可提高分子链的刚性,Tg升高。
b. 侧基或侧链:
侧基的极性越强,数目越多,Tg越高;
刚性侧基的体积越大,分子链的柔顺性越差,Tg越高;
柔性侧链越长,分子链柔顺性越好,Tg越低;
对称双取代,可提高分子链柔顺性,Tg下降。
c. 分子量:
当分子量较低时,MW↗,Tg↗;当分子量足够大时,分子量与Tg无关。
d. 化学交联:
交联度↗,分子链运动受约束的程度↗,分子链柔顺性↘,Tg↗。
(ii)共聚、共混与增塑
共聚(二元共聚物):
无规共聚物只有一个Tg,介于共聚单体各自均聚物的Tg之间,并可通过共聚物组成来连续改变共聚物的Tg。
嵌段共聚物和接枝共聚物:若两组分相容只表现出一Tg,若两组分不相容,表现两Tg。
共混:
两组分相容:均相体系,只有一个Tg,介于两组分Tg之间;
两组分不相容:出现相分离,具有两个Tg,其值分别接近两组分Tg;
两组分部分相容:相容性愈好,共混物的两个Tg愈接近。
增塑:
加入适宜的增塑剂可降低聚合物的Tg。
5、不同方法测得的Tg值可以互相比较吗?为什么?
答:不可以。
玻璃化温度对应链段的运动,具有温度和时间依赖性。
玻璃化转变没有达到真正的热力学平衡,Tg强烈地依赖于加热速度和测试方法。
例如,提高升温、降温速率将使得测量得到的Tg值升高;用动态力学测量的玻璃化温度Tg通常要比静态的膨胀计数法测得的Tg高。
6、高聚物的结晶熔化过程与玻璃化转变过程有什么本质的不同?试从分子运动的角度进
行分析。
答:聚合物的结晶熔化过程是随着温度的升高,聚合物晶区的规整结构遭受破坏的过程。
结晶融化过程是相变过程。
聚合物的玻璃化转变过程是随温度升高,分子链中链段运动开始,由此会导致一系列性质的突变,玻璃化转变是松弛过程。
因此,分子链的柔性越好,链段开始运动所需要的能量越低,其玻璃化温度就越低。
7、将聚丙烯从熔融态快速冷却到室温,然后测试这种试样的温度-形变曲线,估计会出现
什么样的形状?
答:
8、为什么PMMA的高弹平台的温度区间范围比PS的宽?
答:PMMA和PS的Tg差不多,都是100℃左右。
(这是因为PMMA的侧基极性较PS大,应使Tg增加,但PMMA侧基柔性比PS大,侧基比PS小,所以应使Tg减少,这两个因素互相抵消,故Tg差不多)。
但对于Tf来说,要使高聚物发生流动,分子与分子间的相对位置要发生显著变化。
因此分子间作用力的因素很重要。
PMMA极性大,分子间作用力,Tf就高,而PS分子间作用力小,Tf就低。
9、请说明为什么增塑更有利于降低玻璃化温度,而共聚对熔点的影响更大?
答:增塑剂分子插入到聚合物分子链之间,削弱了聚合物分子链间的引力,同时,增塑剂分子小,活动能力强,可提供链段运动的空间,因此Tg下降。
(同时流动温度Tf也会降低)。
共聚使得高聚物规整性变差,结晶困难,结晶度较低,熔点减低。
通常,共聚作用在降低熔点方面比增塑作用更为有效,而增塑作用在降低玻璃化温度方面比共聚作用更为有效。
10、玻璃化转变的自由体积理论的内容是什么?玻璃化转变时聚合物的自由体积分数是多。