高分子材料基本知识

链段：从高分子链中划分出来的最小运动单元

柔顺性：高分子链能改变其构象的性质

近程结构：即第一层次结构，指单个高分子的一个或几个结构单元的化学结构和立体化学结构

远程结构：即第二层次结构，指单个高分子的大小和在空间所在的各种形态

结构：组成高分子不同尺度的结构单元在空间的排列

构型：分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列

构象：由于单键的内旋转而产生的分子在空间的不同形态

高弹性：小应力作用下，由于高分子链段的运动而产生的很大的可逆变形

强迫高弹性：玻璃态聚合物在外力作用下，出现的高弹形变

力学松弛：高聚物的力学性质随时间的变化表现的性质

蠕变：在恒温恒负载下，高聚物材料的形变随时间的延长而逐渐增大的现象5

应力松弛：在恒温和保持形变不变的情况下，高聚物内部应力随时间延长逐渐衰减的现象

滞后现象：在交变应力作用下，高聚物应变落后于应力变化的现象

内耗：橡胶及其他高分子材料在形变过程中，一部分弹性形变转变热能的损耗的现象

冷拉：高聚物材料的低温下受外力作用而产生大变形的现象

银纹屈服：在拉伸应力作用下，高聚物某些脆弱部分由于应力集中而产生空化条纹形变区

剪切屈服：高聚物在拉伸或压缩应力作用下，与负载方向呈45度截面上产生最大剪切力，从而引发高分子链沿最大剪切面方向上产生滑移形变，从而导致材料形状扭的现象

高聚物材料发生脆性断列时，其断裂面比较光滑；韧性断裂时，由于分子间滑移，断裂面较为粗糙，有凹凸不平的丝状物

流变性：物质流动与变形的性能及其行为表现

牛顿流体：流动规律符合牛顿粘性定律的流体

剪切流动：产生横向速度梯度的场的流动

拉伸流动：产生纵向速度梯度的场的流动

剪切变稀流体：随剪切应力或剪切速率的升高表观黏度降低的流体

挤出胀大：橡胶等高聚物熔体基础口型后，挤出物的尺寸及断面形状与口型不同的膨胀

可塑度：施加一定负载在一定温度的时间下，测定形变负载移去后变形保持的能力

切力增稠流体：随剪切速率增加，切应力增加的速率增大，即切黏度随切应力。剪切速率的增大而上升的流体

熔融指数：由标准熔体流动速率测定仪测定，用来表征热塑性塑料的流动性

门尼黏度：一定温度（100）一定转子速度（2r/min）条件下测定未硫化胶对转子的转动阻力。橡胶工业中作为胶料流动的指标

焦烧：所谓焦烧，是胶料在硫化前的操作或停放过程中，发生了不应有的提前硫化现象。其表现为在胶料中有较硬的硫化小粒子存在，胶料塑性明显减少。

1．高分子特征：

1分子量很高或分子链很长2数目很大的结构单元通过共价键重复连接而成3结构具有不均一性4大多数高分子分子链有一定柔顺性

2.线性：细长的线/能溶解熔融，易加工成型

支链性：空间中二维增长形成/更以溶解，强度低，易老化

交联型：三维网状大分子/不溶解，能溶胀，不熔融，强度高，弹性好

3.柔顺性比较：1）PE>PP>PS取代基体积，单键内旋转位阻大，柔顺性差2）PP>PVC>PAN 取代基极性大，分子间的相互作用大，分子链内旋转受阻，柔顺性差3）氯丁橡胶〉PP>PVC取代基数目多，非键合原子数目多，阻力大4）BR>NR>SBR取代基体积大（同1）

4.结晶度：指结晶部分用质量或体积表示的百分数

结晶度对高聚物性能的影响：1）力学强度模量增大，韧性抗冲击强度降低2）光学性质透明度降低3）耐热性抗渗透性增强

5.取向方式：1）单轴，取向方向上强度增加，垂直与取向方向上强度降低2）双轴，平面方向上强度增加

6.高分子热运动的特点：1运动单元多重性（键长键角原子链节链段大分子链）2高分子运动的时间依赖性（松弛特性大分子运动需要较长时间）3高分子运动温度依赖性（运动单元松弛特性的温度依赖性）

7、试画出高聚物材料典型的应力-应变曲线，并从分子运动的角度对曲线加以解释，并简单介绍一下其影响因素。

2）原因：a分子链长度不够一个链段长度时运动单位为大分子，所以Tg、Tf重合，M↑分子链解冻需Q↑Tg↑

b M>链段M，运动单元为整个大分子和链段，体现链段运动的高弹态出现。链段大小主要取决于分子链段柔顺性和邻近分子间的相互影响，所以，Tg不变，M↑大分子间相对位移阻力↑，所以Tf↑

10．影响玻璃化转变温度Tg的因素

1）分子结构的影响：柔性增加，Tg下降

2）外界条件：a外力作用方式：张力增加，Tg下降；压力增大，Tg上升。b外力作用频率增大，Tg上升。c升降温速度增大，Tg上升。d增塑剂增加，Tg下降

11．Tg高低

PEBR>SBR>NBR（丁腈橡胶）

12．Tg参考价值：指导高聚物的合成选材及应用

13.高弹性特点：（1）弹性模量小，形变大（2）弹性模量随温度升高而升高（3）高弹形变的热效应与普弹形变相反（4）形变需要时间，具有明显的粘弹性

14．拉伸放热原因（1）外力做功以热的形式散发（不改变内能）（2）分子间链段运动摩擦发热（3）结晶性材料结晶放热

15.从分子运动角度对力学松弛现象加以解释并简单介绍其影响因素

1）静态力学松弛：a，蠕变，恒温恒负荷条件下，材料形变随时间的延长而逐渐增大。胶条受外力作用时，分子链内部键长键角发生变化，这种变形是很小而且瞬时的，随时间延长，分子克服了分子间内摩擦力，通过链段的运动使卷曲的分子伸展开来，产生高弹形变。b，应力松弛，恒温，保持形变不变，应力随时间逐渐衰减。在外力作用下，授一恒定应变，高分子链被迫沿外力方向伸直，随时间延长，分子链间产生滑移，调整分子构象，逐渐恢复卷曲状态。影响因素：分子结构；温度；外力作用

2)动态力学松弛：a滞后b力学损耗。影响因素：分子结构，温度，外力作用速度，外力作用频率。

16.硬而脆型，硬而强型，硬而韧型，软而韧，软而弱

17.粘性流动特点（1）高分子流动是通过链段的协同运动完成的（2）粘度大流动困难（3）高分子在流动过程中伴随着高弹形变

18．流动性表征方法：门尼粘度，可塑度，熔融指数，拉伸粘度

19.影响高聚物流动性因素：（一）分子结构（1）分子链极性增加，分子间作用力增加，流动性下降（2）分子量增加，粘度增大，流动性下降（3）分子量分布（4）支化：短支链流动性好，长支链流动性差（二）外界条件（1）剪切速率或剪切应力增加，流动性增加（2）温度上升，流动性增加（3）压力增加，流动性下降（4）配合剂：增强填充剂使粘度增加，流动性下降；软化增塑剂使流动性增加

20.弹性效应为：包轴现象，挤出胀大，不稳定流动

21.挤出胀大原因：入口效应和法向应力差。措施（1）增大口型的长径比（2）提高挤出温度（3）降低挤出速度

第二章橡胶及塑料制品的原材料与配方

1.了解有关橡胶的几个概念。

橡胶：作为一种材料在较大变形下能快速有力的恢复变形，能够被改性，改性后在室温下被拉伸到原长度2倍并保持1分钟后，除去外力能在1分钟内恢复到原长度的1.5倍以下。

生胶：没有加配合剂、未经加工、尚未交联的橡胶。

混炼胶：粒状配合剂分散于生胶中形成的分散体系。

硫化胶：橡胶与其它化学交联剂或通过物理化学方法进行交联的产物，由线性大分子变成三维网状大分子。

2.橡胶材料的结构特征有哪些？

(1)分子链具有很好的柔顺性；(2)在使用条件下不结晶结晶度很低；(3)大分子具有适当的化学反应活性；(4)具有较高的分子量及较宽的分子量分布。

3.橡胶材料性能特点有哪些？

(1)高弹性；(2)粘弹性；(3)耐气透性、隔热性、电绝缘性好，耐化学腐蚀；(4)具有老化现象。4.常用橡胶4.原材料的结构特点、性能特点及主要用途？

(1)天然橡胶结构特点：不饱和橡胶，非极性，结晶性。性能：综合物理机械特性最好。

(2)丁苯橡胶(SBR)

结构特点：不饱和橡胶，非极性，非结晶性。性能：耐磨性、抗湿滑性、耐老化性好，是用量最大的合成橡胶，用于轮胎和其它一般橡胶制品。

(3)顺丁橡胶(SR)

结构特点：不饱和橡胶，非极性，结晶性。性能：弹性、耐寒性最好；主要用于轮胎制品，广泛适用于弹性、耐寒性、耐磨性高的橡胶制品。

(4)异戊橡胶(IR)：性能与天然橡胶类似。

(5)乙丙橡胶(FDDM)

结构特点：具有极高化学稳定性，耐水，耐过热水蒸气，电绝缘性好，抗压缩变形好，加工性能差。用于制造耐热输送带，耐化学腐蚀、密封制品，减震器，绝缘材料。

(6)丁基橡胶(IIR)

结构特点：饱和性橡胶，非极性，结晶性。性能：气密性最好，缓冲减震性能好；化学稳定性仅次于乙丙橡胶，主要用于气密性要求高的制品。

(7)丁腈橡胶(NBR)

结构特点：不饱和橡胶，极性，非结晶性。性能：耐油，耐非极性溶剂，抗静电性能好，弹性、耐磨性差，用于耐油橡胶制品。