分子量大小对聚合物结构与性能的影响(20200701105317)
高聚物分子量大小与分布对材料性能影响的研究
(高材11201:王小飞;指导老师:肖围博士)
聚合物主要用作材料,强度是对材料的基本要求,而分子量是影响强度的主要因素。而高分子在合成的过程中经历了链的引发、增长、终止以及可能发生的支化、交联、环化等复杂过程,每个高分子具有相同或不同的链长,许多高分子组成的聚合物具有分子量的分布。分子量和分子量分布对聚合物材料的物理机械性能和加工性能影响显著。因此,测定和研究聚合物的平均分子量和分子量分布具有十分重要的意义。
参考文献:
1.潘仁祖主编《高分子化学》化学工业出版社
2.华幼卿,金日光主编《高分子物理》化学工业出版社
3.雷华,徐涛,于杰,分子量及其分布对聚丙烯材料性能的影响高分子材料与工程
4.刘能盛,李波平等分子量及分布与高分子材料之间的联系广东化工
关键词:高分子,分子量,分子量分布,结晶
作为化学学科重要分支之一的高分子科学,其基本任务之一就是探求高聚物的结构与性能关系,揭示结构与性能之间的内在联系及其基本规律,以期对高聚物材料的合成、加工、测试、选材和开发提供理论依据。在高聚物中,重要的结构主要有分子链结构和聚集态结构两种.
分子量、分子量分布是高分子材料最基本的结构参数之一,高分子材料的许多性能与分子量、分子量分布有关,分子量对聚合物材料的力学性能以及加工性能有重要的影响。聚合物的分子量越大,则机械强度越大。然而,聚合物分子量增加后,分子间的作用力也增加,使聚合物的高温流动粘度增加,给加工成型带来困难。因此,聚合物的分子量不宜过大,应兼顾使用和加工两方面的要求.
聚合物材料分子量
平均分子量的表示方法有多种,其中常用的为数均分子量、重均分子量、粘均分子量、Z均分子量.
1.数均分子量:某体系的总质量m被分子总数n所平均。
高聚物结构与性能的答案
高聚物结构与性能试题参考答案一、名词解释(2.5×12 =30分)构型:由化学键决定的原子基团间的空间排列方式分子链柔顺性:高分子链能够改变其构型的性质高斯链:又名高斯线团,是末端距分布符合Gauss分布函数的线团。
熔限:高分子晶体的熔融发生在一个温度范围内,称为熔限。
多分散指数:描述高分子的分子量多分散性大小的参数,通常是Mw/Mn或Mz/Mw取向:高分子的链段、整链或其晶体结构沿外力方向所作的优先排列。
粘弹性:高分子固体的力学性质兼具纯弹性和纯粘性的特征,称为粘弹性。
溶度参数:定义为(CED)1/2,用于指导非极性聚合物的溶剂选择。
冷拉:高分子材料在拉伸条件下,发生应力屈服,出现细颈、细颈扩展所导致的大形变行为。
增韧:即增加聚合物材料韧性,所采用的技术路线有弹性体和刚性粒子增韧力学损耗:高分子材料在动态力学条件下,应力与应变出现滞后所导致的机械能损耗银纹:由于应力或环境因素的影响,聚合物表面所产生的银白色条纹二、简答题(8×5=40 分)1.分别写出顺丁橡胶、聚丙烯、聚异丁烯、聚甲醛、聚氯乙烯的结构式,比较其玻璃化温度的高低,并说明原因。
2.高聚物熔体的流动机理是什么?其流动行为上有什么特征?答:流动机理:高分子链的重心移动采用高分子链段的协同跃迁的方式完成,通常称为“蠕动”。
熔体流动的特征有三:1,高粘度,缘自高分子巨大的分子量;2,剪切变稀:高分子链受剪切作用时,发生构象变化。
3,弹性效应:高分子流动变形中包含可逆的构象变化,导致其表现出Barus效应、爬杆效应等现象。
3.何为θ溶液?θ条件下,Huggins参数取何值?此时溶液中高分子链的构象有何特征?答:处于θ状态,即高分子链段间作用等于高分子链段与溶剂分子作用的状态的高分子溶液,称为θ溶液。
此时,Huggins参数为1/2;溶液中高分子链的构象与同温度条件下的高聚物本体的非晶区构象相同。
4.请说明聚乙烯、尼龙-66和交联顺丁橡胶溶解行为上的差异。
聚合物分子质量的大小对聚合物驱的影响
聚合物分子质量的大小对聚合物驱的影响【摘要】:聚合物相对分子质量大小是影响聚合物驱油效果的一个重要因素,聚合物相对分子质量越高,增粘效果越好,最终采收率也越高。
采用高相对分子质量聚合物驱油时,油水粘度比很小,采出液中含水率上升速度将大大减缓,当它达到采油经济允许的极限含水率时,油层中的含水饱和度已经很高,因而获得的驱油效率高。
运用室内实验、矿场试验和数值模拟方法研究了残余阻力系数变化对聚合物驱油效果的影响以及高相对分子质量聚合物对聚合物驱最终采收率和含水变化的影响,为油田应用高相对分子质量聚合物提供了理论和实践依据。
【关键词】:高相对分子质量聚合物残余阻力系数含水采收率驱油效果引言聚合物驱和水驱相比,有许多不一样的地方注水开发的效果在很大程度上取决于油层的非均质特点和流体性质,聚合物驱的澈米,除受上述条件影响外,还要受到聚合物的用量、粘度、分予量、聚合物注入时机以及聚合物驱所适应的井网、井距等的影响。
如果考虑不周,就会影响聚合物驱的效果,降低经济效益。
在上述影响聚合物驱油效果的诸多因素中,聚合物的粘度控制是聚合物驱能否成功的关键。
耐聚合物分予量是控制其粘度的重要参数之一,本实验就是通过聚合物分予量的变化来研究聚合物的分予龄及其段塞组合对驱油效率的影响,为矿场聚合物驱油时选掸最佳聚合物分子链段塞组合提供实验依据。
l 实验部分物理模型的没计主要根据岩心与油层物性及几何彤状相近的相似准则。
同时根据大庆油Ⅲ聚合物驱数值摸拟研究结果,非均质模型渗透率变异系数选择为0.72。
考虑大庆油田地层状况.根据渗透率差异将模型分为高、中、低渗透性三个层段。
每个层段厚度为1.5em,三层段渗透率比为1:3:8 整块模型的均渗透率为2.8p-m 左右。
模型几何尺寸为长X宽X高一( 0×4.5X4.5)cm 模型为两维纵向非均质韵律环氧胶结石英砂物理模型,模型采用静态加压法制成。
实验用水分为原始地层水和驱替水两种,都是根据大庆油田实际情况人工合成的盐水。
高聚物分子量大小与分布对材料性能影响的研究
高聚物平均分子量及其分布对材料性能影响的研究(高材11201:王小飞;指导老师:肖围博士)聚合物主要用作材料,强度就是对材料的基本要求,而分子量就是影响强度的主要因素。
而高分子在合成的过程中经历了链的引发、增长、终止以及可能发生的支化、交联、环化等复杂过程,每个高分子具有相同或不同的链长,许多高分子组成的聚合物具有分子量的分布。
分子量与分子量分布对聚合物材料的物理机械性能与加工性能影响显著。
因此,测定与研究聚合物的平均分子量与分子量分布具有十分重要的意义。
关键词:高分子,分子量,分子量分布,结晶作为化学学科重要分支之一的高分子科学,其基本任务之一就就是探求高聚物的结构与性能关系,揭示结构与性能之间的内在联系及其基本规律,以期对高聚物材料的合成、加工、测试、选材与开发提供理论依据。
在高聚物中,重要的结构主要有分子链结构与聚集态结构两种。
分子量、分子量分布就是高分子材料最基本的结构参数之一,高分子材料的许多性能与分子量、分子量分布有关,分子量对聚合物材料的力学性能以及加工性能有重要的影响。
聚合物的分子量越大,则机械强度越大。
然而,聚合物分子量增加后,分子间的作用力也增加,使聚合物的高温流动粘度增加,给加工成型带来困难。
因此,聚合物的分子量不宜过大,应兼顾使用与加工两方面的要求。
聚合物材料分子量平均分子量的表示方法有多种,其中常用的为数均分子量、重均分子量、粘均分子量、Z均分子量。
1.数均分子量:某体系的总质量m被分子总数n所平均。
2.重均分子量:3.粘均分子量:4.Z均分子量:聚合物分子量分布宽度1.分子量分布指数2.分子量分布曲线分子量的分布也就是影响聚合物的性能的重要因素。
低分子量部分将使聚合物固化温度与强度降低,分子量过高又会使塑化塑化成型困难。
不同高分子材料应有合适的分子量分布,如合成纤维的分子量分布较窄,而合成橡胶的分子量分布较宽。
聚合物分子量的分布与聚合物性能的关系大量数据证明高分子材料的宏观性能就是与它的微观结构有着密切的联系。
聚合物中的分子结构与性能
聚合物中的分子结构与性能聚合物是一种由大量相同或类似分子(称为“单体”)通过共价化学键连接而成的高分子化合物。
聚合物的性质取决于分子结构,因此分子结构对聚合物的性能有着非常重要的影响。
本文将介绍聚合物中的分子结构与性能之间的关系。
一、线性聚合物与支化聚合物聚合物可以根据分子结构的形态分为线性聚合物和支化聚合物。
线性聚合物的分子链是直线型的,通常具有规则、连续的结构,例如聚丙烯和聚乙烯。
支化聚合物的分子链上会有分支或侧链,这些分支可以与主链结合,使分子形状多样化。
支化聚合物通常比线性聚合物更容易形成有序晶体结构,因此在物理性能、热稳定性和耐化学腐蚀性方面具有优势。
例如,聚乙烯可支化使其具有更高的耐热性和耐化学腐蚀性能。
二、分子量分布对聚合物性能的影响聚合物的分子量也会直接影响其性能。
分子量分布对聚合物的分子结构和性能有着直接的影响。
聚合物可分为单分散聚合物和多分散聚合物。
单分散聚合物的分子量分布非常狭窄。
由于它们的分子量比较统一,因此它们的物理性质、力学性能和加工工艺都非常稳定和可预测。
多分散聚合物的分子量分布范围较广。
由于它们的分子量和分子结构不均匀,使其在加工和使用方面有一定的不确定性。
因此,控制聚合物分子量分布是制备高品质聚合物的重要环节之一。
三、共聚物结构与性能共聚物是同时使用两种或两种以上不同单体制成的高分子化合物。
共聚物的分子结构和性能取决于各单体之间的相互作用。
共聚物可以分为随机共聚物、交替共聚物和嵌段共聚物。
随机共聚物是指不同单体按随机顺序聚合而成的高分子化合物。
交替共聚物是交替聚合两种或多种不同单体而成的高分子化合物。
嵌段共聚物是指在高分子链中不同单体按均匀方式排列并形成相同长度的片段。
共聚物具有比单一组分聚合物更多样化的化学和物理性能,可以通过合理选择单体组合,来调节其性能。
例如,丙烯酸甲酯和丙烯酸乙酯可以聚合成随机共聚物,由于甲基侧链比乙基侧链更大,制得的共聚物可以具有更高的玻璃化转变温度和更好的玻璃稳定性。
浅析高分子性能与组成和结构的关系介绍
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。
高分子的分子量特点
高分子的分子量特点高分子是由许多重复单元组成的大分子,其分子量是衡量高分子聚合物大小的重要指标。
分子量的大小直接影响着高分子的物理、化学性质以及应用的领域。
下面将详细介绍高分子的分子量特点。
一、分子量与物理性质的关系高分子的分子量决定了其物理性质的变化规律。
通常情况下,高分子的分子量越大,其物理性质越优良。
例如,在相同的实验条件下,大分子量聚合物的拉伸强度和硬度往往比小分子量聚合物更高。
这是因为大分子量聚合物的分子链更长,分子之间的相互作用力增强,使得材料更加坚韧耐用。
二、分子量与化学性质的关系高分子的分子量也对其化学性质产生重要影响。
首先,分子量的大小会影响高分子的溶解性。
一般而言,分子量较低的高分子更容易溶解于溶剂中,而分子量较高的高分子则具有较差的溶解性。
此外,分子量的增加还能够增强高分子聚合物的抗腐蚀性能,提高其耐酸碱、耐溶剂等环境条件下的稳定性。
三、分子量与应用领域的关系高分子的分子量也对其应用领域的选择和效果产生重要影响。
例如,在材料领域中,分子量大的高分子材料往往被用于制造高强度、高韧性的结构材料,如工程塑料、纤维素材料等。
而分子量较低的高分子材料则常用于制备塑料包装薄膜、涂料等。
此外,在生物医学领域,分子量合适的高分子聚合物可以被用于制备药物缓释系统、组织工程材料等。
综上所述,高分子的分子量是衡量其大小的重要指标,分子量的大小直接影响高分子的物理、化学性质以及应用的领域。
合理选择高分子的分子量,能够满足不同领域的需求,提高材料的性能和应用效果。
因此,在高分子研究和应用过程中,准确把握分子量特点对于实现高分子的定制化设计具有重要意义。
分子量对聚合物结构和性能的影响
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5、熔体黏度 聚合物的熔体黏度随着相对分子质量的升高而增 加。超过临界分子量时,分子链缠结严重,形成 拟网状结构,使熔体的零切黏度急剧增加。
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6、黏流温度 Tf随着相对分子质量的增加而升高。因为相对分 子质量越高,分子间作用力越大,分子的相对位 移也越困难,Tf越高。
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7、低结晶度聚合物的形变-温度曲线 若相对分子质量较高,Tm〈Tf,在Tm~Tf之间出现 高弹态。 若相对分子质量较低,则Tm〉Tf,熔融后直接变 成黏流态。
六、分子量对聚合物结构和性能的影响
1、柔顺性 2、结晶能力 3、结晶速度 4、熔点 5、熔体黏度 6、黏流温度
7、低结晶度聚合物的形 变-温度曲 8、玻璃化转变温度Tg 9、溶解度 10、力学性能 11、加工性能
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1、柔顺性 相对分子质量越大,构象数越多,柔性越好,但 当相对分子量大到一定程度时,相对分子质量对柔 性的影响就不存在了。
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8、玻璃化转变温度Tg 相对分子质量较低时,Tg随着相对分子质量的增 加而增大,但当相对分子质量到达一定数值后, 相对分在质量对Tg的影响不明显。
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9.溶解度 相对分子质量越大,溶解度越小
.பைடு நூலகம்
10、力学性能 相对分子质量太低,材料的强度和韧性很差,没 有应用价值。 相对分子质量越高,材料的拉伸强度越大,但大 于临界分子量后,强度基本保持恒定。 相对分子量分布:如果低聚物的含量升高,材料 的强度下降。
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2、结晶能力 分子链的柔性越大,分子越容易从晶格中脱落, 而相对分子质量与柔性的关系参考上一条。
3、结晶速度 同一种聚合物,随着相对分子质量的增大,熔体 的黏度增大,使链段向晶核表面扩散便困难,导 致结晶速率降低
分子量大小对聚合物结构与性能的影响资料
分子量大小对聚合物结构与性能的影响聚合物分子量下降对其性能的影响众所周知,聚合物的分子量对物理机械性能有着重要的影响,对此,人们已用大量的实验事实加以论证。
在实验中发现聚合物的分子量一定要达到某一数值后才能显示出力学强度。
另一方面,由于高分子化合物的分子量存在多分散性,因此其分子量分布也同样影响着高分子材料的性能。
与此相反聚合物的分子量降低也会聚合物的各种性能产生影响。
一、分子量下降对力学性能的影响1、拉伸强度Margolies[1]和Perkins[2]等发现在分子量M小于某个值时,聚合物的拉伸强度随分子量增大而升高。
这是由于分子量的提高增加了晶体间的链缠结,从而增强了纵向、横向微纤维的联系。
当进行拉伸试验时,链缠结抑制微纤维的相对滑动,从而提高拉伸强度。
反之,如果分子量下降,分子链之间的缠结减少,作用力减弱,相应的拉伸强度也会下降,当分子量下降到某一个值时,不具有拉伸强度。
2、断裂伸长率Margolies[1]等人通过对HDPE的研究,提出分子量在500000-750000范围内,断裂长率随着分子量增大而迅速提高至极大值,而分子量的进一步提高会引起断裂长率的逐步下降。
所以,对于一般聚合物分子量下降,将会使得断裂长率下降。
3、模量Capaccio和Ward[3]对LDPE的研究表明,当拉伸比大于29时,室温下的模量与分子量无关。
然而他们提出拉伸比与重均分子量存在着单独的关系。
因为重均分子量越低,拉伸比越高,这种分子量对拉伸比的影响也影响着聚合物的机械性能。
Jarecki等人用宽分布的HDPE在较高温度下拉伸,得到超高模量的样品。
他们总结为PE中的高分子量部分,在拉伸材料中形成的连缠结而产生高模量,而低分子部分促进链取向并阻止在高温拉伸中达到非常高拉伸比时产生内部空隙。
所以低分子部分有助于提高聚合物的模量。
二、蠕变和应力松弛[4]蠕变和应力松驰试验通常是在长时间内测量聚合物的尺寸稳定性,因而具有很大的实用价值。
PAM厂家告诉您分子量对聚丙烯酰胺絮凝性能的影响
大家都知道聚丙烯酰胺产品都是分子量越高价格越高,离子度越高价格越高,但分子量对聚丙烯酰胺产品絮凝性能有什么样的影响呢?大家都不太了解,现在就跟随着兴田去了解
一下吧。
1、分子量对聚丙烯酰胺PAM絮凝性能的影响
高分子量的聚丙烯酰胺,在分子量范围为105-106之间,通常聚丙烯酰胺PAM的分子量越大,分子链越长,其絮凝效果越好。
据研究,PAM絮凝剂的分子量越大,它在微粒
表面的吸附速度加快,降低电表面电位的能力也提高。
这是由于聚合物链加长后,对微粒作用的范德华力增大,同时所带极性基数目也增多。
与此相反,分子量较小的聚丙烯酰胺
PAM(如分子量在104或103以下时),在微粒表面吸附后,因链不太长不但不足以发生桥连作用,而且亲水的或多个带相同符号电荷的极性基团朝向微粒外,使微粒间反而产生斥力
不能兼并,也就是发生分散作用,在这种情况下,在一定得范围内,PAM聚合物的相对分子质量越小,分散效果越好。
2、分子结构(聚合物链弯曲性)对聚丙烯酰胺PAM絮凝效果的影响
不但聚合物链的长短对性能有影响,链的弯曲程度也对性能发生影响。
对于脂肪烃基长链,即所谓“柔性”长链,在链上的各极性基彼此之间由于氢键的作用使分子卷曲
成团状,则降低PAM絮凝剂的作用;对于“刚性”的长链,如纤维素、淀粉等长链,则少发生这种情况。
以上介绍了分子量及分子结构(聚合物链弯曲性)对聚丙烯酰胺PAM絮凝效果的影响,您了解了吗?。
分子量及其分布与聚合物阻垢分散效果的影响关系
分子量及其分布与聚合物阻垢分散效果的影响关系一、引言在工业水处理过程中,阻垢和分散是两个关键环节,对于维护水系统的正常运行至关重要。
聚合物作为常用的阻垢和分散剂,其分子量及其分布对实际效果有着显著影响。
本文将深入探讨分子量及其分布如何影响聚合物的阻垢分散效果,旨在为实际应用提供理论依据。
二、分子量及其分布对阻垢效果的影响聚合物的阻垢作用主要依赖于其吸附在垢物粒子表面,通过空间位阻或电排斥等方式,阻止垢物的聚集与长大。
在此过程中,聚合物分子量的大小和分布对于其阻垢效果起到关键作用。
一方面,适当提高聚合物的分子量,有助于增加聚合物在垢物表面的吸附量,提高阻垢效率。
另一方面,过高的分子量可能导致聚合物在水中不易溶解,影响其在垢物表面的吸附效果。
因此,选择合适的分子量分布范围对于获得最佳的阻垢效果至关重要。
此外,聚合物的分子量分布也会影响其阻垢效果。
较窄的分子量分布可以确保聚合物具有较好的整体性能,避免分子量过小的组分影响聚合物的稳定性,而分子量过大的组分则可能导致聚合物在水中溶解性差,降低阻垢效果。
三、分子量及其分布对分散效果的影响聚合物的分散作用主要是通过降低垢物粒子间的吸引力,使其保持稳定悬浮状态。
同样地,聚合物的分子量及其分布在此过程中起到关键作用。
一方面,适当提高聚合物的分子量有助于提高其对垢物粒子的包裹能力,降低粒子间的吸引力,从而提高分散效果。
另一方面,过高的分子量可能导致聚合物在水中溶解性变差,影响其分散效果。
因此,选择合适的分子量分布范围对于获得最佳的分散效果至关重要。
此外,聚合物的分子量分布也会影响其分散效果。
较窄的分子量分布可以确保聚合物具有较好的整体性能,避免分子量过小的组分影响聚合物的稳定性,而分子量过大的组分则可能导致聚合物在水中溶解性差,降低分散效果。
四、分子量及其分布对阻垢分散效果的综合影响聚合物分子量及其分布对阻垢和分散效果的影响是相互关联的。
在实际应用中,我们需要综合考虑这两个方面的因素,以达到最佳的阻垢分散效果。
聚合物的分子量对性能的影响
聚合物的分子量对性能的影响在材料科学的领域中,聚合物是一类极其重要的物质。
而聚合物的分子量,作为其一个关键的特性参数,对聚合物的各种性能产生着深远的影响。
首先,让我们来了解一下什么是聚合物的分子量。
简单来说,分子量就是构成聚合物的大分子链中原子的总和。
但实际上,聚合物的分子量并不是一个单一的确定值,而是呈现出一个分布。
这是因为在聚合反应过程中,难以保证每个大分子链的长度完全一致。
聚合物的分子量大小直接关系到其物理性能。
以强度为例,一般来说,分子量越高,聚合物的强度往往越大。
这就好比用绳子来拔河,一根由许多短纤维组成的绳子,肯定没有由长纤维组成的绳子结实。
大分子链就如同这些纤维,分子量越大,链越长,相互之间的缠结和作用就越紧密,从而使得材料能够承受更大的外力而不被破坏。
分子量对聚合物的溶解性也有着显著的影响。
较小分子量的聚合物通常更容易溶解在溶剂中。
想象一下,把一堆长短不一的木棍放进一个盒子里,如果木棍都很短,它们相互之间的阻碍就小,很容易在盒子里移动和分散;但如果木棍很长,相互之间的纠缠和阻碍就会增大,就不容易在盒子里分散。
聚合物在溶剂中的情况也是类似的,分子量小的聚合物分子更容易在溶剂中“游动”和分散,从而实现溶解。
再来看聚合物的熔体粘度。
分子量越大,熔体粘度通常越高。
这可以理解为在一条道路上行走的人群,如果每个人都带着很长的行李,相互之间就容易牵绊,导致整个队伍的移动速度变慢;而如果每个人的行李都比较短小,相互之间的干扰就小,队伍移动就会更顺畅。
聚合物分子在熔体中的流动就类似于这样的情况,分子量越大,分子之间的相互作用越强,流动就越困难,表现为熔体粘度的增加。
分子量还对聚合物的热性能产生影响。
较高分子量的聚合物往往具有更高的热稳定性。
这是因为大分子链之间的相互作用更强,需要更高的能量来打破这些相互作用,从而使得聚合物在较高的温度下仍然能够保持其结构和性能的稳定。
在实际应用中,我们需要根据具体的需求来选择合适分子量的聚合物。
聚合物结构与功能关系综述
聚合物结构与功能关系综述聚合物是由许多重复单元组成的大分子化合物,广泛应用于各个领域,如塑料、纤维、涂料、药物等。
聚合物的结构与功能之间存在着密切的关系,即聚合物的结构决定了其功能。
本文将综述聚合物结构与功能之间的关系,并探讨其在不同领域中的应用。
聚合物的结构包括分子量、分子量分布、单体结构、链结构和官能团等方面。
首先,分子量是聚合物结构的一个重要参数。
较高的分子量通常意味着较高的力学性能和热稳定性,但同时也会导致粘度增加,加工困难。
其次,分子量分布描述了不同分子量聚合物在聚合物样品中的比例。
分子量分布较窄的聚合物具有更好的力学性能和热稳定性。
同时,单体结构是聚合物结构的另一个重要方面。
不同单体结构可以导致不同的聚合物性质,如塑性、强度和热稳定性等。
链结构是聚合物结构中的关键因素之一。
聚合物可以分为线状聚合物、支化聚合物和网络聚合物等不同的链结构类型。
线状聚合物通常具有较高的可加工性和可变形性,而支化聚合物则具有较高的强度和热稳定性。
网络聚合物则具有较高的硬度和化学稳定性。
另外,聚合物中的官能团也对其功能产生影响。
不同的官能团可以改变聚合物的特性,如增加聚合物的药物递送能力、改变聚合物的亲水性、降低聚合物的溶解度等。
聚合物的结构与功能之间的关系在各个领域中发挥着重要作用。
首先,聚合物在塑料领域中的应用广泛。
通过调整聚合物的结构,可以制备出具有不同特性的塑料,如刚性塑料、柔软塑料、高温塑料等。
其次,在纤维领域中,聚合物的结构与纤维的机械性能和耐久性密切相关。
通过调整聚合物的链结构和官能团,可以制备出具有特定功能的纤维,如抗菌纤维、防静电纤维等。
聚合物在涂料领域中也有重要应用。
聚合物的结构对涂料的附着性、耐候性以及抗腐蚀性等性能起着决定作用。
通过调整聚合物的结构和官能团,可以实现涂料的特殊功能,如防水、防污染、抗紫外线等。
此外,聚合物的结构与功能关系在药物领域中也具有重要意义。
聚合物可以作为药物递送系统的载体,通过改变聚合物的结构和官能团,可以实现药物的控释、靶向递送及增加药物稳定性等功能。
分子量及其分布对聚丙烯力学性能和结晶行为的影响
2.2 分子量及其分布对聚 丙烯力学性 能的影响
按文献报道 的—般规律 ,随分子量的增大 ,聚丙烯 的冲击强度增 大 ,拉 伸强度增大 ,而断裂
伸长率 则存 在最大 值 。有关 分子 量分布对聚丙烯力学性能的影响报道较少 ,上出 健二n 认 为分
子 量分 布变宽 .断裂仲长率 增大 .但 拉仲强度和分子量分布无关 。本实验关于分子量分布对聚
No.1 3an. 1996
结 晶行为的影响
研究
摘 要
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屈服 关塞 键 诃聚丙烯.分子量兰及 其分布结晶行为.力学性能 力 5专 f,
在研究分子 量及其分 布对聚丙烯 力学性能和结 晶行 为的影响 时 ,蔺 人做 了大量 工作 对商 品树脂、分级样品、热降解和化学降解样品的研究表明,人 们对聚丙烯力学性能的分子量依赖 性看法较为—致 然而 .对聚丙烯结晶行为的分子量依赖性看法存在较大分岐 对聚丙烯分 级样品和商品树脂的研究表明.分子量越大,结晶速度越慢[ ;对热降解聚丙烯的研究结果则 相 反 ];对化学 降解 聚丙烯的研 究也表 明 ,分子量越大 .结 晶速度越快 r J 。有 关分子 量分 布对 聚雨 浠力学性能 和结 晶行 为的影响 报道不 多 ,对分 级样 品研 究表 明.分 子量分布 宽 ,断裂 仲长 率 大 .而对拉伸强度影响不 太 ‘];对商 品树脂研 究表明,分子量分布宽则结 晶速度加快 。值 得指 出的是 .这些有 关聚丙烯结晶行 为的分子量及其分 布依赖性 的结论 .均 是在研究聚丙烯的 等温结晶j亍为时得 出的 。近年来 ,人 们控吼通过 Ⅸ 得到 的非等温结 晶峰可 以很好地分 析高 聚物的非等温结晶行 为。。“ ] 由子如注射 、挤 出等加工过程近似高聚物的非等 温结 晶过程 、围 而 对聚丙烯非 等温结晶行为 的研 究更有助于 了解其结构和性 能的关系
聚合物相对分子质量的大小对聚合物驱的影响
不同分子质量聚合物对驱油效果的影响
高相对分子质量的聚合物取得较好驱油效果的原因
高相对分子质量聚合物在通过油层时,剪切降解的损失比较大,但 其剩余粘度仍大于低相对分子质量的聚合物。
相对分子质量过低
控制流度的能力差,提高采收率的幅度较小。
油层渗透率对聚合物驱的影响
聚合物相对分子质量与孔隙介质之间的相互作用所产生的流度 控制效应是由聚合物溶液的粘度和渗透率下降所引起的。
在相同情况下,聚合物相对分子质量不同所产生的粘度和流经 多孔介质以后渗透率的下降也不同,从而引起的流度控制效应和驱 油效果的差异。
因此应根据不同的油层渗透率选择不同相对分子质量的聚合物。
实际生产验证结果
在大庆喇嘛甸油田南块进行了工业性聚合物驱油矿场试验。 试验分两个区块,一区注入1700 X 104相对分子质量聚合物,注 入聚合物浓度 为 1000 mg/ L,注入速度为 0.14 PV/ a,聚合物用 量为570 PV·mg/ L; 二区先注入 1700 X 104 相对分子质 量聚合物 90 c(0.06 PV), 而后注入 1200 X 104 相对分子质量聚合物,注入聚合物浓度为1 000 mg/ L,注入速度为0.14 PV,聚合物用量为570PV·mg/ L。
在微观上,聚合物由于其固有的粘弹性,在流动 过程中产生对油膜或油滴的拉伸作用,增加了携带力, 提高了微观洗油效率。
聚合物驱
聚合物相对分子质量
聚合物注入油层后,将会产生两种 作用:一是增加水相粘度,二是因聚合 物滞留引起油层渗透率下降,导致聚合 物溶液在油层中的流度明显下降。
分子量及其分布对材料性能的影响
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分子量及其分布对材料性能的影响
1)分子量与Tg、Tf
M↑,Tg 和Tf↑。如PVC聚合度与Tg的关系:
lnηr/C
聚合度范围
Tg ,℃
0.5-0.8 450-800
75
0.8-1.0 800-1200
79
1.0-1.2 1200-2000 81
1.2-1.4 2000-2500 84
❖ 现在成型加工中,喜欢采用双峰分布的树脂,其分 子量高的部分赋予制品优良的机械性能,而分子量 低的部分则提供足够的成型加工流动性。
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熔体流动速率,g/10min 成型方法 相应的制品
0.5-2
挤出成型 管、板、片、棒
0.5-8
挤出成型 单丝、窄带、撕裂纤维、
双向拉伸薄膜
6-12
挤出成型 吹塑薄容器
1-15
注射成型 注射成型制品
10-20
熔融成型 纤维
❖ 粘合剂(或涂料)分子量分布最宽;注射成型(塑料成型加
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2)分子量与成型加工性能
❖ 分子量增加,熔体粘度增加,加工流动性下降,成 型困难,除提高成型温度和成型压力外,应加入改 善加工性能的添加剂(如增塑剂、润滑剂等)。如下 是PE分子量与熔体流动速率、熔融粘度的关系:
Mn 熔体流动速率,g/10min 熔融粘度,Pa.s(190℃)
工) 分布较宽;纺丝(强度要求更高)分布最窄。
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4)分子量分布与成型性和制品性能
❖ 对于塑料制品,一般要求分子量分布较窄,这样成 型加工性和制品性能都较均一。分子量分布过宽说 明其中存在分子量偏低和过高部分。当分子量偏低 部分所占比例过高(如10~15%)时,对于PVC树 脂来说,尽管有利于改善加工性能,但力学性能、 耐热性、热稳定性、电气绝缘性能和耐老化性能均 有下降;而当分子量过高的部分所占比例过高时, 则塑化困难,影响制品的内在质量,降低外观质量。
聚合物分子量不一样
聚合物分子量不一样聚合物是由许多重复单元组成的大分子,分子量不一样是聚合物的一个重要特性。
聚合物的分子量直接影响着聚合物的性质和用途。
聚合物的分子量可以用不同的方式来表示,常见的有平均分子量、数均分子量和重均分子量。
平均分子量是指所有聚合物分子量的平均值,数均分子量是指所有聚合物分子量的加权平均值,重均分子量是指聚合物分子量的加权平均值。
聚合物的分子量不一样,会导致聚合物的性质和用途有所不同。
分子量较小的聚合物通常具有较低的熔点和软化点,而分子量较大的聚合物通常具有较高的熔点和软化点。
此外,分子量较小的聚合物也更容易溶解于溶剂中,而分子量较大的聚合物则更难溶解。
聚合物的分子量还会影响聚合物的机械性能。
分子量较小的聚合物通常具有较低的拉伸强度和弹性模量,而分子量较大的聚合物则具有较高的拉伸强度和弹性模量。
这是因为分子量较大的聚合物具有更多的交联点,从而增加了聚合物的机械强度。
聚合物的分子量还会影响聚合物的热稳定性。
分子量较小的聚合物通常具有较低的热稳定性,而分子量较大的聚合物则具有较高的热稳定性。
这是因为分子量较大的聚合物具有更多的分子链,从而增加了聚合物的抗热性能。
聚合物的分子量还会影响聚合物的可加工性。
分子量较小的聚合物通常具有较好的可加工性,而分子量较大的聚合物则具有较差的可加工性。
这是因为分子量较大的聚合物具有较高的粘度,从而增加了聚合物的加工难度。
聚合物的分子量还会影响聚合物的溶胀性。
分子量较小的聚合物通常具有较高的溶胀性,而分子量较大的聚合物则具有较低的溶胀性。
这是因为分子量较小的聚合物具有更多的自由体积,从而增加了聚合物的溶胀能力。
总的来说,聚合物的分子量不一样会导致聚合物的性质和用途有所不同。
在实际应用中,我们可以根据需要选择不同分子量的聚合物,以满足对聚合物性能的要求。
高分子的化学结构和性能之间的关系
高分子的化学结构和性能之间的关系相对分子量超过10000的化合物称之为高分子,又称高聚物或聚合物。
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,其性能也不同。
(一)聚乙烯性能与结构的关系1、高压聚乙烯(低密度聚乙烯)——LDPELDPE是在微量氧的存在下,通过高温(200℃)高压(1000大气压)聚合而成。
支链比较多,比较长,链与链之间距离较大,密度小。
2、低压聚乙烯(高密度聚乙烯)——HDPEHDPE支链很少,而且很短,分子量较大,分子链之间靠的比较近,密度大。
3、线性低密度聚乙烯——LLDPELLDPE合成所用的单体除乙烯外,还有小部分α-烯烃。
虽然它有许多支链,但是支链的长度仅仅是α—烯烃聚合后余下的部分,分子链之间距离较LDPE小,密度比LLDPE大,但比HDPE小。
尽管三种PE只是在链结构上有所差异,却直接影响到分子链间的距离,进而影响到材料密度,即材料的密度主要由链结构所决定。
而密度又直接影响材料性能,所以链结构不同性能自然也就不同。
4、茂金属聚乙烯——mPEmPE与普通乙烯丙烯共聚物最大的区别是:由于金属茂催化剂的强定向作用,使分子链中的丙烯单体上的甲基呈有序排列,而且分子量分布窄。
正由于mPE上述结构特征,使mPE具有如下优异特性:(1)韧性好、刚性大、透明性和清洁度比普通PE都好;(2)熔体强度大,不易发生破裂。
(3)熔体粘度大,热稳定性好。
(4)低温热封性好,是至今低温热封性能最好的树脂,可广泛应用于食品包装。
(二)聚丙烯性能与结构关系1、PP均聚物:PP均聚物与PE相比PP最大区别是C链上含有甲基,甲基的存在使分子链间距增大,密度减小,PP在所有树脂密度最小。
根据PP碳链上的甲基在空间取向不同,可分等规PP、间规PP和无规PP三种。
等规PP和间规PP碳链上的甲基在空间取向是规整有序的,而无规PP碳链上的甲基在空间取向无规律性,随意排布。
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聚合物分子量对其性能的影响
众所周知,聚合物的分子量对物理机械性能有着重要的影响,对此,人们已用大量的实验事实加以论证。
在实验中发现聚合物的分子量一定要达到某一数值后才能显示出力学强度。
另一方面,由于高分子化合物的分子量存在多分散性,因此其分子量分布也同样影响着高分子材料的性能。
与此相反聚合物的分子量降低也
会聚合物的各种性能产生影响。
一、分子量下降对力学性能的影响
1、拉伸强度
Margolies⑴和Perkins [2]等发现在分子量M小于某个值时,聚合物的拉伸强度随分子量增大而升高。
这是由于分子量的提高增加了晶体间的链缠结,从而增强了纵向、横向微纤维的联系。
当进行拉伸试验时,链缠结抑制微纤维的相对滑
动,从而提高拉伸强度。
反之,如果分子量下降,分子链之间的缠结减少,作用力减弱,相应的拉伸强度也会下降,当分子量下降到某一个值时,不具有拉伸强度。
2、断裂伸长率
Margolies⑴等人通过对HDPE勺研究,提出分子量在500000-750000范围内,断裂长率随着分子量增大而迅速提高至极大值,而分子量的进一步提高会引起断裂长率的逐步下降。
所以,对于一般聚合物分子量下降,将会使得断裂长率下降。
3、模量
Capaccio和Ward3]对LDPE勺研究表明,当拉伸比大于29时,室温下的模量与分子量无关。
然而他们提出拉伸比与重均分子量存在着单独的关系。
因为重均分子量越低,拉伸比越高,这种分子量对拉伸比的影响也影响着聚合物的机械性能。
Jarecki等人用宽分布的HDPEfc较高温度下拉伸,得到超高模量的样品。
他们总结为PE中的高分子量部分,在拉伸材料中形成的连缠结而产生高模量,而低分子部分促进链取向并阻止在高温拉伸中达到非常高拉伸比时产生内部空隙。
所以低分
子部分有助于提高聚合物的模量。
二、蠕变和应力松弛⑷
蠕变和应力松驰试验通常是在长时间内测量聚合物的尺寸稳定性,因而具有很大的实用价值。
当温度远远低于玻璃化温度时,聚合物为脆性,分子量对蠕变和应力松驰的作用很小,当温度在玻璃化温度附近或高于玻璃化温度时,分子量对蠕变和应力松弛的影响就较为明显。
分子量降低将会减少分子链之间的缠结,从而增加蠕变和应力松弛。
三、聚合物降解的影响
聚合物在使用过程中,由于受到外界光、力、热等的作用下都会导致聚合物分子链的断裂,从而导致聚合分子量的下降。
所以分子量降低会使得聚合物的降解变得更加容易。
吴岳[5]等人研究了PVA的生物降解机理,PVA是经历了两步酶催化过程才得以降解,第一步由PVA氧化酶在有氧的条件下,PVA氧化脱氢成为酮基化合物。
第二步,经氧化的PVA碳链上的双酮进一步水解,一部分水解生成以狡酸为端点的链,另一部分生成以甲基酮为端点的链。
值得注意的是在这个过程中被水解酶水解会使得分子链发生断裂生成低分子量的片段,然后才能透过细胞进入细胞内, 进行进一步代谢。
另外,也研究了分子量大小对PVA降解的影响,在醇解度为
88唏口99%寸,小分子量的PVA降解很快,而大分子量的PVA降解较慢。
四、结晶性能与热性能影响
蔡夫柳⑺等人研究不同分子量聚酯(PET的等温结晶、非等温结晶、热失
重和恒温热降解性能,结果表明在等温结晶过程中,随着分子量的增加结晶速度逐步降低,结晶速度与分子量的倒数成线性关系;非等温结晶过程中,随着分子量的增加,熔体结晶峰向低温推移。
另外随着分子量的增加,热失重程度减少而热降解
幅度增大。
参考文献
[1] Margolies A F.S P E J,1997,27,44
[2] perki ns w g, capiati n j and porter R S .PolymE ng SCI,1976,16,200
[3] Capaccio and ward IM.Polym End SCI,1975,15:219
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加工应用,1992,(1).
⑸吴岳,PVA的分子量及醇解度与生物降解性能的关系,2009,东华大学.第67页.
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业,2008,(3).
[7] 蔡夫柳,魏捷,张明宏,陈放,.PET 分子量对结晶性能与热性能的影响[J].北京服装学院学报,1991,(2).
[8] 吉玉碧,徐国敏,罗恒,杨照,胡智,谭红,.PVC 分子量及分布对增塑糊黏度性能的影响
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[9] 张如良,黄玉东,刘丽,苏丹,.上浆剂分子量对碳纤维表观性能及其界面性能影响研究[J]. 材料科学与工艺,2011,(3).
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[11] 蔡夫柳,魏捷,张明宏,陈放,.PET分子量对结晶性能与热性能的影响[J].北京服装学
院学报,1991,(2).
4.3相对分子质量对聚合物性能的影响
聚合物有许多重要特性的一个根本原因是相对分子质量大。
因而随相对分子质量增大聚合物的许多性能发生了变化,变化趋势如下:
(1)柔顺性增大。
但达到临界相对分子质量M e约104后符合统计规律,柔性与相对分子质量无关。
(2)机械性能提高。
冲击强度没有M e,但抗张强度存在M e,抗张强度
(3)黏度增加,熔融指数下降,可加工性下降。
M e (相当于开始缠结相对分子质量)之前丘「几,Me之后''| -,;" 1,--■=-- J-' -=覚
(4)溶解速率下降。
(5)熔点提高。
相对分子质量趋于匚匚时熔点为平衡熔点
J _____ _ R 2
(6)结晶速率下降。
(7)T g和T f均提高,T g有M e (相当于形链段的相对分子质量)但T f没有M e。
相对分子质量对T g、T f和T b的影响(见图4.1)。
图4.1相对分子质量对T g、T f和T b的影响。