聚合物的热性能

聚合物的热性能—热膨胀
• 热膨胀 热膨胀是由于温度变化而引起的材 料尺寸合外形的变化（包括线膨胀、面 膨胀、体膨胀）
聚合物的热性能—热膨胀
表10—11 典型聚合物的热膨胀系数（20℃）
聚合物
线膨胀系数×10-5/K1
聚合物
线膨胀系数×10-5/K-1
软钢 黄铜 聚氯乙烯 聚苯乙烯 聚丙烯 低密度聚乙烯 高密度聚乙烯
高温下聚合物可以发生降解和交联。降 解是指高分子主链的断裂，导致分子量的下降， 材料的物理-力学性能变坏。交联使高分子链 间生成化学键，引起高分子量增加。 组成高分子的化学键的键能越大，材料就越 稳定，耐热分解能力也就越强
聚合物的热性能—热稳定性
提高聚合物热稳定性的三条途径
（1）在高分子链中避免弱键 如：C-Cl弱键 受热易脱出HCl C-F键 热稳定性很好 （2）在高分子主链中避免一长串连接的亚甲 基 —CH2—，并尽量引入较大比例的环状结构 （3）合成“梯形”、“螺形”和“片状”结构的 聚合物 “梯形”、“螺形”结构的高分子链，不容 易被打断。因为这类高分子中，一个链断了并不 会降低分子量
非晶态聚合物的玻璃画温度提高 晶态聚合物的熔融温度提高
• 提高方式
尽量减少单键，引入共轭双键、 三键或环状结构
聚合物的热性能—耐热性
• 提高聚合物的结晶性 结晶聚合物的熔融温度大大高于相应 的非 结晶聚合物的玻璃化温度。 例：无规立构聚苯乙烯 Tg=80℃ 等规立构聚苯乙烯 Tm=240℃
聚合物的热性能—耐热性
• 进行交联 交联聚合物的链间化学键阻碍了链 的运动，提高了其耐热性。
聚合物在惰性气体中能够抵抗温度的影响且其性质不 发生明显变化 表10-8 一般聚合物的耐热标准
温度/℃ 时间/h 175 30000 250 1000
温度/℃ 时间/h 500 1 700 0.1
聚合物的热性能—热稳定性
• 热稳定性
聚合物的热性能
材料0807 陈鸿 20081753
聚合物的热性能
耐热性
• 性能
热稳定性
导热性 热膨胀
聚合物的热性能—耐热性
• 耐热性： 标准参数 玻璃化温度 Tg
熔点 Tm
此外，工业上还有不同的耐热性指标 马丁耐热温度 维卡耐热温度 软化点 热变形温度
聚合物的热性能—耐热性
• 增加高分子链的刚性
1.1 1.9 6.6 6.0~8.0 11.0
尼龙66 聚碳酸酯 聚甲基丙烯酸甲酯 缩醛共聚物 天然橡胶 尼龙66+30%玻璃纤 维
9.0 6.3 7.6 8.0 22.0
20.0~22.0
11.0~13.0
3.• 与金属材料比较，聚合物材料的热性能尚待 大幅度提高。
• 长期耐高温方面，聚合物材料不如金属，但 在短期耐高温方面，金属反而不如聚合物 （烧蚀材料）
聚合物的热性能—导热性
• 导热性
热传导：热量从物体的一个部分传到另外一 个部分或者从一个物体传到另一个相接触的物 体，从而使系统内各处的温度相等 热导率λ 是表征材料热传导能力大小的参数 傅里叶定律给出： q＝－λgradT
聚合物的热性能—导热性
聚合物材料的热导率很小，是优良的绝热保温材料 表10—10 典型非晶聚合物的热导率
聚合物 聚丙烯（无规） 聚异丁烯 聚苯乙烯 聚氯乙烯 聚甲基丙烯酸甲酯 聚对苯二甲酸乙二酯 聚氨酯 热导率λ/[w/(m.k)] 0.172 0.130 0.142 0.168 0.193 0.218 0.147 聚合物 聚碳酸酯 环氧树脂 铜 铝 软钢 玻璃 热导率λ/[w/(m.k)] 0.193 0.180 385 240 50 约0.9