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资料的结晶举动及机能

  材料的结晶行为及机能_能源/化工_工程科技_专业材料。聚合物的结晶行为及其对高聚物机能的影响

  聚合物结晶行为及机能 目次 ?1 引言 ?2 聚合物的结晶行为 ? 结晶能力的影响要素 ? 结晶速度的影响要素 ?3 结晶行为对高聚物机能的影响 1 引言 结晶前提 聚 合 物 结晶性聚合物 非晶态 晶态 非结晶性聚合物 布局的对 称性和规整性 结晶前提,如 温度和时间等 2 聚合物的结晶行为 聚合物结晶行为的一个较着特点就是分歧高分 子链的结晶能力和结晶速度不同很大。其底子缘由 是分歧的高具有分歧布局,它们有分歧的 对称性和规整性。 影响结晶能力的要素 第四节 结晶高聚物的改变 1. 链的对称性和规整性 a. 对称性 链的对称性越高,越容易法则陈列构成高度有序的晶 格。而对称性差的高链则不容易结晶。 PVC 中,因为 Cl 原子引入了对称性,结晶性 高聚物。 Cl 但 PVDC CH2 C Cl 因为其对称性优于 PVC,则结晶性优于 PVC。 结晶能力的影响要素 b.规整性 ? 从链中含有不合错误称碳原子的聚合物,结晶能 力取链的立体规整性有很大的关系。 ? 无规立构的PP、PS、PMMA都不克不及结晶,但其 全同立构和间同立构异构体都能结晶,结晶 能力大小取聚合物立体规整度相关,立体规 整度越高,结晶能力越强。 结晶能力的影响要素 无规高能否必然不克不及结晶? PVC: 基聚合产品, 氯原子电负较大, 链上相邻 的氯原子彼此, 相互错开, 近似于间同立构, 因而具 有微弱的结晶能力, 结晶度较小(约5%) PVA: 基聚合的聚乙酸乙烯基酯水解而来, 因为羟基 体积小, 对链的几何布局规整性较小, 因此具有 结晶能力, 结晶度可达60% 聚三氟氯乙烯: 基聚合产品, 具有不合错误称碳原子且无 规, 但因为氯原子取氟原子体积相差不大, 仍具有较强的 结晶能力, 结晶度可达90% 结晶能力的影响要素 ? 2.共聚 ? 无规共聚凡是既链的对称性,又链的规整性, 使结晶能力下降。 ? PE、PP是结晶度较高的塑料,EPR则是弹性体;PP接少量 PE仍为塑料,E-P等量则为乙丙胶。 ? 若是两种共聚单体的均聚物结晶布局附近时,共聚物也 能够结晶。如乙烯-四氟乙烯共聚物,乙烯-乙烯醇共聚 物等。 ? 嵌段共聚物的各个嵌段根基上连结相对性,此中能 结晶的嵌段将构成本人的结晶区,起到物理交联感化, 如聚酯-聚丁二烯-聚酯是一种TPE。 结晶能力的影响要素 ? 3.链柔性 ? 必然的链柔性是结晶发展过程所必需的,链 的柔性差,将会导致结晶能力下降。 ? PE(易结晶) ? PET(含苯环,结晶能力衰) ? PC(苯环密度大,不易结晶) ? 可是若链柔性太好,链虽然容易排入晶 格,但也容易从晶格上零落,现实上也不克不及 结晶,如聚二甲基硅氧烷。 结晶能力的影响要素 4.间感化力 恰当的间感化力,有益于巩固已构成的结晶布局 ,如尼龙6、66等,因为能构成氢键,所以结晶布局相 当不变,结晶度可达50%。 但间感化力过大,链的内扭转坚苦,障碍运 动,结晶能力削弱,如PAN 5.交联 链之间的化学交联,大大了链的勾当性,使 结晶能力下降,但还能结晶. 6.量 M↑,粘度↑,链活动能力↓,结晶速度↓。 结晶速度的影响要素 结晶过程可分为晶核生成和晶粒发展两个阶段,因而, 影 响成核和发展过程的要素都对结晶速度有影响: ? 次要包罗: –结晶温度 –外力, 溶剂, 杂质 –量 结晶速度的影响要素 (1)结晶温度 ? 成核过程: 涉及晶核的构成取不变; 温度越高, 链的 堆积越不容易, 并且构成的晶核也不不变. 因而, 温度越 高, 成核速度越慢 ? 发展过程: 涉及链向晶核扩散取规整堆砌; 温度越低 , 链(链段)的勾当能力越小, 发展速度越慢 结晶速度的影响要素 结晶速度 总结晶速度: 正在Tg—Tm 之间能够结晶, 但结 晶速度正在低温时受生 长过程节制, 正在高温 时受成核过程节制, 存正在一个最大结晶速 度温度。 Tg Tmax Tm 结晶温度 Tmax= (0.8-0.85) Tm 结晶速度的影响要素 (2)压力、溶剂、杂质(添加剂) 压力、应力 加快结晶 小溶剂结晶(结晶速 度很慢的PET) 若起晶核感化, 则推进结晶, 称为成核剂 杂质(添加剂) 若起隔膜感化, 则障碍结 晶发展 溶剂 结晶速度的影响要素 (3)量的影响 G 量M小,结晶速度快 ; 量M大,结晶速度慢。 M 逐 渐 增 大 T 3 结晶行为对高聚物机能的影响 ? 结晶聚合物的物理和机械机能、电机能、光 机能正在相当的程度上受结晶程度的影响。 ? 所谓结晶度就是结晶的程度,就是结晶部门 的分量或体积对全体分量或体积的百分数。 3 结晶行为对高聚物机能的影响 分歧结晶度的聚合物机能比力: 结晶对聚合物机能的影响,该当用一种聚合物正在晶态和 非晶态下的机能对比申明。可是,完全结晶和完全非晶的 试样很罕见到,并且相关这方面的数据很少,只能用分歧 结晶度的统一种聚合物比力。 例1:PET 非晶态:室温下呈通明状,玻璃化温度为67℃,密度为1.33。 晶态:是欠亨明的,玻璃化温度为81℃,密度为1.455。 3 结晶行为对高聚物机能的影响 例2:PE 结晶度自60%至80%的聚乙烯试样知: 它的弹性模量从230MPa增至700MPa。其它如概况硬度 和应力的变化趋向也一样。 例3:聚四氟乙烯 当结晶度从60%变至80%时,它的弹性模量从560MPa 增至1120MPa。 3 结晶行为对高聚物机能的影响 (1)力学机能 结晶度对高聚物力学机能的影响要看非晶区处于 何种形态而定(是玻璃态仍是橡胶态) 结晶度添加时,硬度、冲击强度、拉伸强度、伸 长率、蠕变、应力败坏等力学机能会发生变化 3 结晶行为对高聚物机能的影响 (2)密度 结晶度增大,密度增大。 (3)光学性质 物质对光的折光率取物质本身密度相关,晶区非晶区密 度分歧,因此对光的折光率也不不异。 1) 光线通过结晶高聚物时,正在晶区取非晶区面上能间接通 过,而发生折射或反射,所以两相并存的结晶高聚物通 常呈乳白色,欠亨明,如尼龙,聚乙烯等。 3 结晶行为对高聚物机能的影响 结晶度削减时,通明度添加。完全非晶的高聚物如无规PS、 PMMA是通明的 2)并不是结晶高聚物必然通明,由于: ? 若是一种高聚物晶相密度取非晶密度很是接近,这光阴线正在 界面上几乎不发生折射和反射。 ? 当晶区中晶粒尺寸小到比可见光的波长还要小,这时也不发 生折射和反射,仍然是通明的。 3 结晶行为对高聚物机能的影响 (4)热机能 对塑料来讲,当结晶度提高到40%以上后,晶区彼此毗连, 构成贯穿整个材料的持续相。因而 Tg 以上也不软化,最 高利用温度可提高到结晶的熔点(而不是 Tg )可见结晶 度升高,塑料耐热性升高。 (5)其它机能 结晶中规整密堆积,能更好的溶剂渗入,所以 结晶度升高,耐溶剂性升高。 O(∩_∩)O 感谢!

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