高分子材料 玻璃态 橡胶态
高分子材料的力学状态
弹性体:拉伸——放热
回缩——吸热
2.2 高分子材料的力学性能
高弹性的本质
熵弹性 高弹性由熵变引起
拉伸弹性体时外力所做的功 主要转为高分子链构象熵的减小 体系为热力学不稳定状态 去除外力体系回复到初始状态 热力学第一定 律 热力学第二定 律
2.2 高分子材料的力学性能
粘弹性
聚合物最重要的力学性能 之一
晶区起交联点作用。温度,非晶区进入高弹态, 整个材料具有韧性和强度。
结晶度>40%
晶区互相衔接,贯穿成连续相。观察不到明显的
非晶区玻璃化转变现象。
2.1 高分子材料的力学状态
结晶聚合物能否观察到高弹态,取决于聚合物的摩
尔平均质量。
不呈现高弹态
呈现高弹态
图2.2 高结晶度聚合物的热机械曲线
Y N A D B
Breaking point 断裂点
B Y A
plastic deformation 塑性形变
Strain hardening 应变硬化
D A E D A
O
A y
B
图2.4 非晶态聚合物的应力-应变曲线(玻璃态)
2.2 高分子材料的力学性能
2.2 高分子材料的力学性能
2+3
1 2 3
1
图2-6 线形非晶态聚合物 的蠕变及回复曲线
运动单元:分子链 形变特点:不可逆形变
2.2 高分子材料的力学性能
蠕变大小反映了材料尺寸的稳定性和长期负载能力。 提高材料抗蠕变性能的途径:
a. 聚合物玻璃化温度高于室温;
b. 聚合物分子链含有苯环等刚性链; c.交联:可以防止分子间的相对滑移。
高分子化学名词解释
重复单元:在聚合物的大分子链上重复出现的、组成相同的最小基本单元。
结构单元:单体在大分子链中形成的单元。
玻璃化温度Tg:无定形和结晶热塑性聚合物低温时都程玻璃态,受热至某一较窄温度,则转变成橡胶态或柔韧的可塑状态,这一温度称为玻璃化温度。
相对分子质量分布指数:是指质均分子量比数均分子量的比值,可用来表征分布宽度。
反应程度:参加反应的基团数(N0-N)占起始基团数N0的分数,用p表示。
体形缩聚和凝胶点:多官能团单体聚合到某一程度,开始交联,粘度突增,气泡也难上升,出现凝胶化现象,这时的反应程度称作凝胶点。
凝胶点的定义为开始出现凝胶瞬间的临界反应程度。
缩聚反应中的平均官能度:每一分子平均带有的基团数。
自由基动力学处理中的等活性理论:热固性聚合物:聚合物大分子之间以物理力聚而成,加热时可熔融,并能溶于适当溶剂中。
热塑性聚合物受热时可塑化,冷却时则固化成型,并且可以如此反复进行。
热塑性聚合物:许多线性或支链形大分子由化学键连接而成的交联体形聚合物,许多大分子键合在一起,已无单个大分子可言。
这类聚合物受热不软化,也不易被溶剂所溶胀。
理想共聚:该聚合竞聚率r1*r2=1,共聚物某瞬间加上的单体中1组分所占分率F1=r1f1/(r1f1+f2),并且其组成曲线关于另一对角线成对称(非恒比对角线)。
理想恒比共聚:该聚合的竞聚率r1=r2=1,这种聚合不论配比和转化率如何,共聚物组成和单体组成完全相同,F1=f1,并且随着聚合的进行,F1、f1,的值保持恒定不变。
恒比点:r1r2<1而r1<1,r2<1的非理想共聚,这类共聚曲线与对角线有一交点,该点的共聚物组成与单体组成相等,称作恒比点。
(某瞬时共聚物中,结构单元M1的含量与单体混合物中M1单体含量相等的点称为恒比点。
)竞聚率:均聚与共聚链增长速率常数之比称为竞聚率。
无规共聚物:共聚物大分子链中两种单体单元毫无规律排列的共聚物。
名称中前一单体为主单元,后一单体为第二单体。
玻璃化转变概述
玻璃化转变概述玻璃化转变是非晶态高分子材料固有的性质,是高分子运动形式转变的宏观体现,它直接影响到材料的使用性能和工艺性能,因此长期以来它都是高分子物理研究的主要内容。
由于高分子结构要比低分子结构复杂,其分子运动也就更为复杂和多样化。
根据高分子的运动力形式不同,绝大多数聚合物材料通常可处于以下四种物理状态(或称力学状态):玻璃态、粘弹态、高弹态(橡胶态)和粘流态。
而玻璃化转变则是高弹态和玻璃态之间的转变,从分子结构上讲,玻璃化转变温度是高聚物无定形部分从冻结状态到解冻状态的一种松弛现象,而不象相转变那样有相变热,所以它是一种二级相变(高分子动态力学中称主转变)。
在玻璃化转变温度以下,高聚物处于玻璃态,分子链和链段都不能运动,只是构成分子的原子(或基团)在其平衡位置作振动;而在玻璃化转变温度时分子链虽不能移动,但是链段开始运动,表现出高弹性质,温度再升高,就使整个分子链运动而表现出粘流性质。
玻璃化转变温度(Tg)是非晶态聚合物的一个重要的物理性质,也是凝聚态物理基础理论中的一个重要问题和难题,是涉及动力学和热力学的众多前沿问题.玻璃转变的理论一直在不断的发展和更新.从20世纪50年代出现的自由体积理论到现在还在不断完善的模态祸合理论及其他众多理论,都只能解决玻璃转变中的某些问题.一个完整的玻璃转变理论仍需要人们作艰苦的努力.对于非晶聚物,对它施加恒定的力,观察它发生的形变与温度的关系,通常特称为温度形变曲线或热机械曲线。
非晶聚物有四种力学状态,它们是玻璃态、粘弹态、高弹态和粘流态。
在温度较低时,材料为刚性固体状,与玻璃相似,在外力作用下只会发生非常小的形变,此状态即为玻璃态:当温度继续升高到一定范围后,材料的形变明显地增加,并在随后的一定温度区间形变相对稳定,此状态即为高弹态,温度继续升高形变量又逐渐增大,材料逐渐变成粘性的流体,此时形变不可能恢复,此状态即为粘流态。
我们通常把玻璃态与高弹态之间的转变,称为玻璃化转变,它所对应的转变温度即是玻璃化转变温度,或是玻璃化温度。
高分子材料的玻璃化转变温度与热稳定性
高分子材料的玻璃化转变温度与热稳定性高分子材料是一类由多个重复单元组成的化合物,具有广泛的应用领域,例如塑料制品、纤维材料和涂料等。
其中,高分子材料的玻璃化转变温度与热稳定性是其重要性能指标之一。
本文将探讨高分子材料玻璃化转变温度的意义以及热稳定性在材料性能中的作用。
1. 玻璃化转变温度的意义玻璃化转变温度(Tg)是高分子材料从高温熔体向低温玻璃态转变的临界温度。
在高分子材料中,Tg对材料的物理性质和加工工艺具有重要影响。
首先,Tg决定了高分子材料在一定温度下的流动性。
当温度低于Tg时,高分子材料呈现出玻璃态,具有高度的刚性和脆性,无法塑性变形。
而当温度高于Tg时,高分子材料呈现出橡胶态,具有较高的流动性和可塑性。
因此,在高分子材料的加工过程中,合理控制Tg可以实现材料的塑性变形和成型。
其次,Tg还决定了高分子材料的热膨胀行为。
在温度低于Tg时,高分子链相对固定,存在较小的热膨胀系数。
而在温度高于Tg时,高分子链的运动增加,导致材料的热膨胀系数增大。
因此,通过调节Tg,可以实现高分子材料在不同温度下的热膨胀匹配,提高材料在温度变化下的稳定性。
最后,Tg还与高分子材料的玻璃化状态有关。
当高分子材料处于玻璃态时,分子间排列较为紧密,材料的力学性能和耐热性较好。
而当高分子材料处于橡胶态时,分子间排列较为松散,材料的力学性能和耐热性降低。
因此,高分子材料的Tg也可以反映其耐热性能。
2. 热稳定性在材料性能中的作用高分子材料的热稳定性是指材料在高温条件下保持其物理性质和化学性质的稳定性能。
热稳定性是评价高分子材料耐热性能优劣的重要指标之一,对于材料的长期应用和安全可靠性具有关键影响。
首先,热稳定性决定了高分子材料能否在高温环境下正常工作。
在高温条件下,高分子材料容易发生分子链断裂、氧化反应和热降解等现象,导致材料性能下降甚至失效。
具有较好热稳定性的高分子材料可以在高温条件下保持其物理性质和化学性质的稳定,延长材料的使用寿命。
高分子物理----高分子的力学性能
一般刻痕试样的冲击强度小于这一数值为脆性断裂,大
于这一数值时为韧性断裂。但这一指标并不是绝对的,
例如玻璃纤维增强的聚酯塑料,甚至在脆性破坏时也有
很高的冲击强度。
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
2. 高聚物的理论强度 从分子结构的角度来看,高聚物的断裂要破坏分子 内的化学键,分子间的范德华力与氢键。
7.2 高弹态聚合物的力学性质
加入增塑剂虽然可以降低Tg,但有利条件,因此选
用增塑法来降低Tg必须考虑结晶速度增大和结晶形成的 可能性。
7.2 高弹态聚合物的力学性质
(2)共聚法
共聚法也能降低聚合物的Tg,如:PS的主链上带有体 积庞大的苯基,聚丙烯腈有强极性腈基存在,Tg都在室温 以上,只能作为塑料和纤维使用,如果用丁二烯分别与苯 乙烯和丙烯腈共聚可得丁苯橡胶和丁腈橡胶,使Tg下降。 例如:丁苯30,Tg=-53℃,丁腈26,Tg=-42℃。
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
(3)当温度升高到Tg以下几十度范围内,如曲线③,过
了屈服点后,应力先降后升,应变增大很多,直到C点断裂,
C点的应力称为断裂应力,对应的应变称为断裂伸长率ε 。
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
(4)当温度升至Tg以上,试样进入高弹态,在应力不大
时,就可发生高弹形变,如曲线④,无屈服点,而呈现一段
应力称为屈服应力或屈服强度。
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
屈服点之后,应力有所下降,在较小的负荷下即可产生形 变,称为应变软化。之后应力几乎不变的情况下应变有很大 程度的增加,最后应力又随应变迅速增加,直到材料断裂。
7.1 玻璃态与结晶态聚合物的力学性质
四、几类高聚物的拉伸行为 1. 玻璃态高聚物的拉伸
玻璃化转变温度(Tg值)
玻璃化转变温度(Tg值)在材料学中,Tg指的就是玻璃化转变温度,其英文名字为glass transition temperature。
学过高分子物理的人都知道,非晶态聚合物在一定应力下,由于温度的改变,可呈现三种物理状态:玻璃态、高弹态(橡胶态)、粘流态。
(感兴趣的朋友可找《高分子物理》书详细研究下)非晶态聚合物的温度形变曲线玻璃化转变温度指的就是非晶态聚合物(也包括晶态聚合物中的非晶态部分)在玻璃态向高弹态之间转变时的温度,是无定型聚合物大分子链段自由运动的最低温度。
从分子结构上讲,玻璃化转变温度是高聚物无定形部分从冻结状态到解冻状态的一种松弛现象,而不像相转变那样有相变热,所以它不是一级相变。
在玻璃化转变温度以下,高聚物处于玻璃态,分子链和链段都不能运动,只是构成分子的原子(或基团)在其平衡位置作振动;而在玻璃化转变温度时分子链虽不能移动,但是链段开始运动,表现出高弹性质,温度再升高,就使整个分子链运动而表现出粘流性质。
目前Tg的测试方法主要有:热机械分析法(TMA)、差热分析法(DTA)和示差扫描量热法(DSC)三种。
其中最方便的方法是用DSC测量比热容随温度的变化。
此外,还可以用核磁共振谱仪(NMR)来测定。
其原理主要是聚合物的许多物理性能如热容、密度、热膨胀系数、电导率等都在该温度范围发生急剧变化,从而可以通过检测这些变化来测定其T g。
由于它们的测试方法原理不同,因而测试结果相差较大,不能相比。
玻璃化转变温度(Tg)是非晶态聚合物的一个非常重要的物理参数,那在实际应用中有什么指导作用呢?由于热固性树脂的固化物都属于非晶态聚合物,而产品都是在玻璃态使用,因此Tg越高,也就意味着产品的耐温性能越好。
因此,Tg是衡量树脂耐温性能一个非常重要的指标。
既然聊起了温度,除了玻璃化转变温度,长弓侠还想跟大家再聊一个,那就是热变形温度。
热变形温度(全称负荷热变形温度,英文缩写:HDT)指的是对高分子材料或聚合物施加一定的负荷,以一定的速度升温,当达到规定形变时所对应的温度。
高分子物理名词解释
高分子物理名词解释
高分子物理是研究高分子材料结构、性质和行为的物理学分支。
以下是一些高分子物理的常见名词解释:
1. 高分子:由数个重复单元组成的大分子,通常由合成或天然材料制成,如塑料、橡胶、纤维等。
2. 分子量:高分子化合物中分子的重量,可以使用数量单位如摩尔质量或克/摩尔来表示。
3. 结晶度:高分子材料中结晶部分的比例,高结晶度意味着高分子链有序排列,提高材料的力学性能。
4. 玻璃化转变温度:高分子材料由玻璃态变为橡胶态的温度,通常以Tg来表示。
5. 弹性模量:衡量高分子材料恢复形变能力的物理量,描述了材料的刚度和形变程度。
6. 熔融温度:高分子材料由固态变为液态的温度,通常以Tm
来表示。
7. 热分解温度:高分子材料在高温下分解的温度,表示材料的热稳定性。
8. 力学性能:高分子材料的物理性质,如拉伸强度、弯曲刚度、韧性等,决定了材料在应用中的可靠性和性能。
9. 粘弹性:高分子材料同时表现出粘性和弹性特性的能力,即在受力后能够部分恢复形变。
10. 层状结构:高分子材料中分子链在水平方向上堆叠形成层状结构,可以影响材料的力学性能和透明度。
塑料原材料基础—塑料的三个形态
塑料原材料基础—塑料的三个形态大家好,今天继续讲一下塑料的基础,上次我们说到了塑料的结晶与非结晶,今天我们讲一下塑料的三个形态:玻璃态、高弹态、粘流态。
高聚物在不同温度下会呈现三种不同的物理状态:玻璃态、高弹态、黏流态。
不同的状态具有不同的力学性能,这对高分子材料的成型加工和使用范围都有很大影响。
(1)玻璃态Tg是高聚物的重要特征温度,叫玻璃化温度。
它不是一个固定的温度值,而是随测试方法和条件不同而变化的。
当温度低于Tg时,高聚物是刚硬的,处于玻璃态,是坚硬的固体。
此时,由于分子运动能量低,链段运动被冻结,只能使主链内的键长和键角有微小的改变。
在宏观上表现为聚合物在受力方向上有很小的弹性变形,由于弹性模量高,形变值小,所以处于玻璃态的聚合物只能进行一些车、铣、削、刨等机械加工。
这一聚集态也是聚合物的使用态。
材料使用的下限温度称为脆化温度,低于脆化温度时,材料受力容易发生断裂破坏。
(2)高弹态在玻璃化温度Tg和勃流温度Tf之间,聚合物处于高弹态,也叫橡胶态。
处于高弹态的高聚物有以下重要特性:①可回复的弹性变形量高达100%~1000%,但变形的恢复不是瞬时完成的。
而金属材料的普弹形变不超过1%。
②弹性模量比普通弹性材料小三个数量级,一般只有lOkgf/cm²的数量级,且随绝对温度升高而升高。
③在快速拉伸时(绝热过程),高聚物温度上升,而金属材料温度下降。
如果把橡胶薄片拉长,把它贴在嘴唇或面颊上,就会感到橡皮在伸长时发热,回缩时吸热。
④形变与时间有关,橡胶受到外力(应力恒定)压缩或拉伸时,形变总是随时间而发展,最后达到最大形变,这种现象叫蠕变。
原因:由于橡胶是长链分子,整个分子的运动都要克服分子间的作用力和内摩擦力,高弹形变就是靠分子链段运动来实现的。
整个分子链从一种平衡状态过渡到与外力相适应的平衡状态,可能需要几分钟、几小时甚至几年。
也就是说,在一般情况下形变总是落后于外力,所以橡胶形变需要时间。
请从分子运动机理角度说明无定形聚合物的三种力学状态。
请从分子运动机理角度说明无定形聚合物的
三种力学状态。
无定形聚合物是指在常温下具有无定形结构的高分子材料,比如
塑料、橡胶等。
这些聚合物的结构并非规则排列,而是具有一定的松
散度和无序性。
从分子运动机理角度来看,无定形聚合物分为三种力
学状态,分别是玻璃态、橡胶态和流动态。
1. 玻璃态:玻璃态是指无定形聚合物的分子处于较固定的空间结
构中,且分子间距离较近,难以流动。
当温度升高时,无定形聚合物
分子就会开始运动,分子间距离变大,材料变得易于加工。
但当温度
过高时,分子间距离变得过大,材料又会退回到玻璃态。
2. 橡胶态:橡胶态是指在一定温度下,无定形聚合物的分子具有
较强的运动能力,分子间距离趋于均匀,材料呈现出高度的柔软和可
塑性。
此时,无定形聚合物分子已经接近自由状态,能够随着外部力
的引导而产生变形和形状改变。
但在橡胶态下,无定形聚合物的分子
还没有到达流动态。
3. 流动态:流动态是指无定形聚合物的分子已经达到完全自由的
状态,并能够随意运动和流动。
此时,材料具有足够的流动性,可以
通过流动、挤压和成型等加工方式得到所需要的形状。
但在流动态下,无定形聚合物的分子密度较低,材料也相对不稳定,易于发生热塑性
变形。
因此,无定形聚合物的三种力学状态并非固定不变,而是受温度、压力和其他外部因素的影响而变化。
对于材料的制造和加工,需要根
据实际需要选择适当的制造温度和处理方法,以达到最理想的材料性
质和机械性能。
浅析高分子材料性能与组成和结构的关系
1.6浅析高分子材料性能与组成、结构的关系北京工商大学教授王锡臣一.概述1.高分子材料及其分类:相对分子质量超过10000的化合物称之高分子材料,又称高聚物或聚合物。
高分子材料可分天然高分子(如淀粉、纤维素、蚕丝、羊毛等)和合成高分子,通常所说高分子材料指的是后者。
按其应用来分,高分子材料可分为塑料、橡胶、化纤、涂料和粘合剂五大类,有时又将塑料和橡胶合称为橡塑。
由于大量新材料的不断出现,上述分类方法并非十分合理。
2.决定高分子材料性能主要因素:(1)化学组成:高分子材料都是通过单体聚合而成,不同单体,化学组成不同,性质自然也就不一样,如聚乙烯是由乙烯单体聚合而成,聚丙烯是由丙烯单体聚合而成的,聚氯乙烯是由氯乙烯单体聚合而成。
由于单体不同,聚合物的性能也就不可能完全相同。
(2)结构:同样的单体即化学组成完全相同,由于合成工艺不同,生成的聚合物结构即链结构或取代基空间取向不同,性能也不同。
如聚乙烯中的HDPE、LDPE和LLDPE,它们的化学组成完全一样,由于分子链结构不同即直链与支链,或支链长短不同,其性能也就不同。
(3)聚集态高分子材料是由许许多多高分子即相同的或不相同的分子以不同的方式排列或堆砌而成的聚集体称之聚体态。
同一种组成和相同链结构的聚合物,由于成型加工条件不同,导致其聚集态结构不同,其性能也大不相同。
高分子材料最常见的聚集态是结晶态、非结晶态,又称玻璃态和橡胶态。
聚丙烯是典型的结晶态聚合物,加工工艺不同,结晶度会发生变化,结晶度越高,硬度和强度越大,但透明降低。
PP双向拉伸膜之所以透明性好,主要原因是由于双向拉伸后降低了结晶度,使聚集态发生了变化的结果。
(4)分子量与分子量分布(相对分子质量与相对分子质量分布):对于高分子材料来说,分子量大小将直接影响力学性能,如聚乙烯虽然都是由乙烯单体聚合而成,分子量不同,力学性能不同,分子量越大其硬度和强度也就越好。
如PE蜡,分子量一般为500~5000之间,几乎无任何力学性能,只能用作分散剂或润滑剂。
高分子聚合物及其结构与性能关系的三个层次
高分子聚合物及其结构与性能关系的三个层次姓名:刘灵芝学号:2011020214 高分子聚合物指由许多相同的、简单的结构单元通过共价键重复连接而成的高分子量(通常可达104~106)化合物。
例如聚氯乙烯分子是由许多氯乙烯分子结构单元—CH2CHCl—重复连接而成,因此—CH2CHCl—又称为结构单元或链节。
由能够形成结构单元的小分子所组成的化合物称为单体,是合成聚合物的原料。
n代表重复单元数,又称聚合度,聚合度是衡量高分子聚合物的重要指标。
聚合度很低的(1~100)的聚合物称为低聚物,只有当分子量高达104~106(如塑料、橡胶、纤维等)才称为高分子聚合物。
由一种单体聚合而成的聚合物称为均聚物,如上述的聚氯乙烯、聚乙烯等。
由两种以上单体共聚而成的聚合物则称为共聚物,如氯乙烯—醋酸乙烯共聚物等。
1. 聚合物的分类聚合物的分类可以从不同的角度对聚合物进行分类,如从单体来源、合成方法、最终用途、加热行为、聚合物结构等。
(1)按分子主链的元素结构,可将聚合物分为碳链、杂链和元素有机三类。
碳链聚合物指大分子主链完全由碳原子组成。
杂链聚合物指大分子主链中除碳原子外,还有氧、氮、硫等杂原子。
元素有机聚合物指大分子主链中没有碳原子,主要由硅、硼、铝和氧、氮、硫、磷等原子组成,但侧基却由有机基团组成,如甲基、乙基、乙烯基等。
有机硅橡胶就是典型的例子。
元素有机又称杂链的半有机高分子,如果主链和侧基均无碳原子,则成为无机高分子。
(2)按材料的性质和用途分类,可将高聚物分为塑料、橡胶和纤维。
橡胶通常是一类线型柔顺高分子聚合物,分子间次价力小,具有典型的高弹性,在很小的作用力下,能产生很大的形变,外力除去后,能恢复原状。
纤维通常是线性结晶聚合物,平均分子量较橡胶和塑料低,纤维不易形变,伸长率小,弹性模量和抗张强度都很高。
塑料通常是以合成或天然聚合物为主要成分,辅以填充剂、增塑剂和其他助剂在一定温度和压力下加工成型的材料或制品。
玻璃化转变温度单体
玻璃化转变温度单体
玻璃化转变温度(Glass Transition Temperature,简称Tg)是指在一定条件下,聚合物由玻璃态(非晶态或亚晶态)转变为橡胶态(高分子链段流动性增强的状态)的温度。
Tg是聚合物材料的一个重要物理性质,直接影响其在实际应用中的性能。
Tg的值取决于具体的聚合物种类。
以下是一些常见聚合物的Tg:
聚乙烯(Polyethylene):-125°C
聚丙烯(Polypropylene):-20°C
聚苯乙烯(Polystyrene):100°C
聚醚酮(Polyetherketone):150°C
聚酰胺(Polyamide,尼龙):多种类型,通常在50°C到100°C之间
Tg的测定通常通过热分析技术,例如差示扫描量热仪(Differential Scanning Calorimetry,DSC)或动态力学热分析仪(Dynamic Mechanical Analysis,DMA)来进行。
值得注意的是,Tg并不是一个明确的温度点,而是一个温度范围,因为玻璃化转变是一个渐变的过程。
在Tg附近,聚合物的性质会发生显著的变化,比如机械性能、热性能和透明度等。
这对于塑料加工、复合材料设计以及其他工程应用都具有重要意义。
高分子物理
三种力学状态:玻璃态Tg以下分子链几乎无运动,链段处于冻结状态,受力变形很小类似玻璃。
高弹态Tg-Tf链段运动激发,但分子链间无滑移,聚合物表现为橡胶行为。
粘流态Tf以上,受外力作用时,大分子链与大分子链间发生相对位移,无法回复,行为与小分子液体类似两种转变:玻璃态转变为高弹态,转变温度称为玻璃化温度Tg,整个大分子链还无法运动,但链段开始发生运动。
高弹态转变为粘流态,转变温度称为粘流温度Tf,聚合物既呈现橡胶粘弹性又呈流动性玻璃化转变:指非晶态高聚物从玻璃态到高弹态的转变,对晶态分子来说玻璃化转变是指非晶部分的转变。
测量方法,膨胀剂法,差热分析法,力学方法,NMR,介电松弛应变,应力:当材料受到外力作用而所处的条件却使其不能产生惯性移动时,它的几何形状和尺寸将发生变化,这种变化称为应变,定义单位面积撒很难过的附加内力为应力模量:表征材料抵抗变形能力的大小(弹性模量)蠕变:是指在一定的温度和较小的恒定应力作用下,材料的应变随时间的增加而增大的现象应力松弛:在恒定的温度和形变保持不变的情况下,聚合物内部的应力随时间增加而逐渐衰减的现象松弛过程:由于高分子运动时,运动单元之间的作用力很大,因此高分子在外场下,会由一种平衡状态通过分子运动过渡到与外场相适应的新的平衡态,这一过程慢慢完成,完成这一过程需要时间-松弛时间滞后现象,内耗:聚合物在交变应力作用下落后于应力的现象。
由于发生滞后现象,在每一循环变化中,作为热损耗掉的能量与最大储存能量之比Ψ=2πtanσ称为力学内耗分子理论:从高分子的结构特点出发,研究聚合物的力学松弛过程,其核心问题是提出合理的分子模型,应用分子的微观物理量(原子半径,键长,键角,内旋转位垒,均方末端距,分子量,内外摩擦因子等)通过统计力学方法,推导出聚合物的松弛时间分布,溶液和本体的复数黏度,复数模量,复数柔量等宏观黏性弹性的表达式。
主要有RBZ理论和蛇形理论滞后现象:高聚物在应变力作用下,往往发生应变落后于应力的现象。
pegda 玻璃化温度
pegda 玻璃化温度
PEGDA的玻璃化温度是指PEGDA在玻璃态和橡胶态之间转换的温度。
玻璃化温度是高分子材料的一个重要物理属性,对于材料的使用和加工都有很大的影响。
PEGDA的玻璃化温度取决于其分子量和分子量分布,以及其化学结构。
一般来说,PEGDA的玻璃化温度在-60℃至0℃之间,但具体数值需要通过实验测定。
PEGDA在室温下是透明的玻璃态,当温度升高到其玻璃化温度以上时,它会变成橡胶态,并具有一定的弹性和可塑性。
这种性质使得PEGDA在组织工程和再生医学中有广泛的应用,因为它可以作为支架材料用于细胞的生长和发育。
同时,PEGDA的玻璃化温度也对其光固化行为产生影响。
当PEGDA受到紫外光照射时,链自由基的生成会导致交联和聚合反应的发生,使材料固化。
在光固化过程中,PEGDA的玻璃化温度可以作为控制材料固化速度和最终性能的重要参数。
因此,了解PEGDA的玻璃化温度对于其应用和加工是非常重要的。
可以通过差热分析(DSC)、动态力学分析(DMA)等实验方法来测定PEGDA的玻璃化温度。
交联高分子玻璃化转变温度影响因素
交联高分子玻璃化转变温度影响因素交联高分子材料是一类具有特殊结构的高分子材料,其玻璃化转变温度是一个重要的性能指标。
玻璃化转变温度是指高分子材料在加热或冷却过程中从玻璃态转变为橡胶态或反之的临界温度。
影响交联高分子材料玻璃化转变温度的因素有很多,下面将逐一进行介绍。
交联度是影响玻璃化转变温度的重要因素之一。
交联度越高,高分子材料的玻璃化转变温度通常也会越高。
这是因为交联度的增加会增加高分子链之间的交联点,使得高分子链的运动受到限制,从而提高了玻璃化转变温度。
高分子材料的化学结构也会对玻璃化转变温度产生影响。
不同的化学结构会导致高分子材料分子链的柔性和运动性不同,进而影响玻璃化转变温度。
例如,若高分子材料中含有大量的刚性链段或交联点,其分子链的运动会受到限制,从而提高了玻璃化转变温度。
高分子材料的分子量也会对玻璃化转变温度产生影响。
一般来说,分子量越高,高分子材料的玻璃化转变温度也会越高。
这是因为高分子材料的分子量增加会增加分子链之间的相互作用力,使得高分子链的运动受到限制,从而提高了玻璃化转变温度。
外界条件也会对高分子材料的玻璃化转变温度产生影响。
例如,温度升高会使高分子材料的玻璃化转变温度降低,而温度降低则会使其玻璃化转变温度升高。
高分子材料的添加剂也会对玻璃化转变温度产生影响。
例如,添加塑化剂可以降低高分子材料的玻璃化转变温度,而添加增塑剂则可以提高其玻璃化转变温度。
这是因为添加剂的引入改变了高分子材料的分子结构和相互作用,从而影响了其玻璃化转变温度。
交联高分子材料的玻璃化转变温度受到多种因素的影响,包括交联度、化学结构、分子量、外界条件和添加剂等。
了解这些影响因素对于合理设计和应用交联高分子材料具有重要意义,可以为相关领域的研究和应用提供指导和参考。
聚丙烯酰胺玻璃化温度
聚丙烯酰胺玻璃化温度聚丙烯酰胺(Polyacrylamide,简称PAM)是一种重要的合成高分子材料,具有良好的水溶性和高聚合度。
它在工业生产和科学研究中广泛应用,其中玻璃化温度是一项重要的物性参数。
本文将从不同角度介绍聚丙烯酰胺的玻璃化温度。
一、什么是玻璃化温度?玻璃化温度是指在升温过程中,高分子材料由玻璃态转变为橡胶态的临界温度。
在玻璃态下,聚合物分子排列有序,呈现出类似玻璃的硬脆性质;而在橡胶态下,聚合物分子无序排列,具有柔软和可塑性。
玻璃化温度是聚合物材料性能的重要指标之一,对于聚丙烯酰胺而言,也是影响其应用性能的重要因素之一。
二、聚丙烯酰胺的玻璃化温度聚丙烯酰胺的玻璃化温度与其分子结构和聚合度有关。
一般情况下,聚丙烯酰胺的玻璃化温度较高,通常在100℃以上。
具体数值会受到分子量、取代基和聚合反应条件等因素的影响。
1. 分子量:聚丙烯酰胺的分子量对其玻璃化温度有重要影响。
分子量较大的聚丙烯酰胺,在升温过程中分子之间的相互作用力较强,因此其玻璃化温度相对较高。
2. 取代基:聚丙烯酰胺的取代基也会对其玻璃化温度产生影响。
不同的取代基会引入不同的官能团,从而改变聚丙烯酰胺分子之间的相互作用力,进而影响其玻璃化温度。
3. 聚合反应条件:聚合反应的温度和时间等条件也会对聚丙烯酰胺的玻璃化温度产生影响。
一般来说,高温和长时间的聚合反应会导致聚丙烯酰胺的分子量增加,从而使其玻璃化温度升高。
四、聚丙烯酰胺玻璃化温度的应用意义聚丙烯酰胺的玻璃化温度直接影响其在不同领域的应用性能。
在油田开发中,聚丙烯酰胺作为一种重要的增黏剂和水处理剂,其玻璃化温度的高低直接影响其在高温环境下的稳定性和流变性能。
在生物医学领域,聚丙烯酰胺的玻璃化温度也是制备生物材料和药物载体的重要参数。
聚丙烯酰胺的玻璃化温度是其重要的物性参数之一。
通过研究聚丙烯酰胺的玻璃化温度,可以更好地了解其物理性质和应用特性,为其在工业生产和科学研究中的应用提供理论基础。
重软化温度
重软化温度
重软化温度(Tg)是指高分子材料在加热过程中,从玻璃态转变为橡胶态的温度。
在Tg以下,高分子材料表现出玻璃态的性质,例如高刚性、高强度和脆性,而在Tg以上,高分子材料表现出橡胶态的性质,例如高韧性、高延展性和低强度。
Tg因高分子材料的化学组成、分子结构和处理条件等因素而异。
Tg的测定方法有多种,其中比较常用的是差示扫描量热法(DSC)和动态力学热分析法(DMA)。
DSC法通过测量样品与参比物质之间的热交换来确定Tg,而DMA法则通过测量样品在周期性应变下的动态机械响应来确定Tg。
了解材料的Tg可以帮助我们预测其在不同温度下的性能表现,从而更好地选择和设计合适的高分子材料。
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高分子材料玻璃态橡胶态
高分子材料在玻璃态和橡胶态下表现出不同的物理性质和行为。
玻璃态是指高分子材料在温度Tg以下的状态,此时材料坚硬且呈玻璃状。
在玻璃态下,高分子链处于冻结状态,主要运动形式是高分子链段的小范围运动和振动。
此时高分子模量和硬度较高,称为玻璃态。
在玻璃态下,高分子材料对外力作用的响应主要取决于材料的弹性模量。
当高分子材料受热温度超过Tf时,由于聚合物的链段运动,材料进入高弹态。
高弹态是高分子材料的一个重要特征,此时材料具有很高的弹性,可以承受较大的变形。
当温度继续升高至Td时,聚合物开始分解变色,表明材料已经进入粘流态。
橡胶态是指高分子材料在温度Tg以上、Tf以下的状态。
在橡胶态下,高分子材料表现出明显的弹性,可以承受较大的变形。
与玻璃态相比,橡胶态下的高分子链段可以发生较大的运动和变形,因此表现出较高的弹性。