高分子物理聚合物温度

对于线型非晶聚合物有三种不同的力 学状态：玻璃态，高弹态，粘流态。 温度足够低时，高分子链和链段的运动 被“冻结”，外力的作用只能引起高分 子键长和键角的变化，聚合物表现出硬 而脆的物理机械性质－玻璃态；
随着温度上升，分子热运动能量逐渐增 加，到达玻璃化转变温度Tg后，分子运 动能量已经能够克服链段运动所需克服 的位垒，链段首先开始运动，表现为柔 软而富于弹性的高弹体，聚合物进入－ 高弹态；
5 ．完成上述设定工作后，单击“开始试验” 按钮，仪器即开始工作。此时计算机显示两 个界面：其一是温度—形变曲线的实时界面， 其二是时间—温度曲线实时界面。 6 ．试验完成后，蜂鸣器将报警。在“试验” 菜单下选择消音按钮解除报警。同时关闭仪 器，使用升降手柄将吊筒从加热炉中取出， 待吊筒冷却后，取出试片。
四、 实验步骤
XWJ-500B热机分析仪 1 ． 从主机架上放下吊筒，将压缩试 验支架放入吊筒内，并依次放入试片、 压头。将压杆和测温探头对正插入试 验支架，摇动升降手柄将吊筒放入加 热炉中。 2 ．将位移传感器托片对准传感器压 头，使传感器压头随测量压杆移动， 在压杆上放上所需质量的砝码。
3． 打开计算机，用左键双击XWJ-500B图 标，进入系统“管理界面”。根据提示，在 “试验方法”窗口中选择试验种类为“压 缩”；在“试验尺寸”窗口中输入本次试验 的试片尺寸；在“载荷选配表”窗口中选择 本次试验的砝码质量。随后依次选择“升温 速率”、“升温的上限温度”、“试样最大 变形量”等参数。 4 ．位移传感器调零：用螺旋测微仪调整试 验支架上的位移传感器压头位置，使其位移 在零点附近。（在压缩试验中建议将位移传 感器的位移调至负值）。
温度进一步升高至粘流温度Tf，整个高 分子链能够在外力作用下发生滑移，聚 合物进入粘流态，成为可以流动的粘液， 聚合物进入－粘流态。
交联聚合物由于交联后，链段的运动 能力下降，在受到外力作用后分子链 之间的相对滑移也不能发生，故此不 存在粘流转变和粘流态。
三、仪器和试样
1．GTS-Ⅲ热机分析仪 XWJ-500B热机分析仪。 2．聚甲基丙烯酸甲酯试样和不同交联 程度的聚苯乙烯试样。
高分子物理实验： 聚合物温度－形变曲线的测定
一、 实验目的
1．掌握测定聚合物温度－形变曲线的 方法。 2．测定聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA） 的玻璃化温度Tg；粘流温度T，加深对 线型非晶聚合物的三种力学状态理论 的认识。 3．测定不同交联度的聚苯乙烯 （PS），加深对交联聚合物的力学状 态理论的认识。
XJW-500B热机分析仪 在“试验”菜单下选择“打印”按 钮，计算机将弹出打印试验报告报表。 根据报告提示输入要求的内容，选择 “确定”按钮，即可打印出报告和温 度—形变曲线。
GTS-Ⅲ热机分析仪
1．从温度形变曲线上求得试样的Tg、 Tf 和交联聚苯乙烯的Tg。 2．实验结果列表如下：
样品名称 施加压力 （N） Tg（℃） 升温速率 （ ℃ /min） Tf（℃）
六、思考题
1 ． 与热机械曲线上不同力学状态多对 应的分子运动机理是什么？解释非晶、 结晶、交联聚合物热机械曲线形状的差 别。 2 ．为什么本实验测定的是高聚物玻璃 态、高弹态、粘流态之间的转变，而不 是相变？ 3 ． 哪些实验条件会影响Tg和Tf的数值？ 它们各产生何种影响？
Байду номын сангаас
GTS-Ⅲ热机分析仪
1 ．打开仪器，预热。打开加热炉，把 试样放进去，用压杆压住。 2 ．调节位移调零旋钮，使位移显示为 零。 3 ．选择合适的升温速率，打开“加热” 开关， 进行加热。同时放下记录笔。 4 ．等温度升到合适值后，停止加热， 进行降温，趁热打开加热炉，取出试 样，打扫试样台。
五、 数据处理
二、实验原理
聚合物试样上施加恒定荷载，在一 定范围内改变温度，试样形变随温度 的变化以形变或相对形变对温度作图， 所得的曲线，通常称为温度—形变曲 线，又称为热机械曲线。
聚合物的许多结构因素的改变，都 会在其温度—形变曲线上有明显的反映， 因而测定温度－形变曲线，可以提供许 多关于试样内部结构的信息，了解聚合 物分子运动与力学性能的关系，并可分 析聚合物的结构形态. 可以得到聚合物的特性转变温度，如： 玻璃化温度Tg，粘流温度Tf，和熔点等， 对于评价被测试样的使用性能、确定适 用温度范围和选样加工条件很有实用意 义。