第10-11-12章 高分子溶液-力学、电热性能-精简.ppt

第10章 高分子溶液 1、高分子溶液： 聚合物以分子水平分散在溶剂中所形成的均相混合体系。 例如：纤维生产中的溶液纺丝、聚合物合成中的溶液聚 合、油漆、胶黏剂、冻胶 分类：①极稀溶液浓度低于1％ ②稀溶液浓度在1％～5% ③浓溶液浓度5% 2、聚合物溶解过程的热力学分析 溶解过程是高分子与溶剂分子混合的过程 △Gm= △Hm-T △Sm △Gm＜0时，聚合物才能溶解。 混合是一个熵增过程，所以 △Sm＞0 。 △Gm 的大小主要取决于△Hm 的正负与大小。 A、极性聚合物： 溶于极性溶剂，能自发进行。高分子与溶剂分子间的相 互作用很强烈，溶解时放热。 B、非极性聚合物： 若在溶解过程中与溶剂分子不形成 氢键，则非极性高 分子与溶剂之间不存在强烈的相互作用。溶解过程吸热， 热力学观点看,溶解过程能自发进行。 Hildebrand溶度公式 溶度参数：定义为内聚能密度的平方根，  非极性聚合物与溶剂的混合过程的混合热大于0，非极性聚合物溶度参数与溶剂的溶度参数愈接近，溶解愈可能自发进行。 3、溶剂的选择溶剂选择有三个原则： 极性相似原则 溶度参数相近原则 溶剂化原则 ★ 注意三者相结合进行溶剂的选择 (1)“极性相近”原则 极性大的溶质易溶于极性大的溶剂，极性小的溶质易溶于 极性小的溶剂；即溶剂的极性与溶质的极性愈接近，溶质与 溶剂愈易互溶。 例如： 天然橡胶（非极性）：溶于汽油，苯，乙 烷，石油醚 （非极性溶剂） PS（弱极性）：溶于甲苯，氯仿，苯胺（弱极性）和苯 （非极性） (2)“溶度参数相近”原则 聚合物与溶剂的溶度参数愈接近，混合热愈小，则混合自 由能愈可能小于零，溶解愈可能自发进行。 溶剂的溶度参数与聚合物的溶度参数的差值在3.5J／cm3 内，聚合物可溶解。 常用稀溶液粘度法或交联聚合物溶胀法来测定。 第七章 聚合物的结构 第七章 聚合物的结构 聚合物的溶度参数也可直接由重复单元中各基团的摩尔吸引常数F的加和性来计算。 第七章 聚合物的结构 （3）溶剂化原则： 溶剂化是指溶剂分子对溶质分子产生的相互作用，当作用力大于溶质分子的内聚力时，便使溶质分子彼此分开而溶于溶剂中。如极性分子和聚合物的极性基团相互吸引而产生溶剂化作用，使聚合物溶解。 第11章 聚合物的力学性能 材料性能: 在外部各种刺激作用下的响应特性。 力学性能：最基本和最重要的性能，即材料在外力作用下的形变和破坏特性。 由于分子量和温度的不同，呈现典型的塑料、橡胶、粘稠体、流体等不同的性能。 第十章 聚合物的力学性能 1、力学性质的基本物理量 （1）应力与应变应力：定义单位面积上的附加内力即单位面积受 的外力，其单位为牛顿／米2。 形变：当材料受到外力作用，它的几何形状和尺 寸发生变化。 基本形变形式有三种：拉伸、剪切和压缩 （2）模量与柔量 模量：单位形变所需的应力大小；反映材料抵抗形变能力的大小。 弹性模量：理想的弹性材料，应力与应变关系遵从虎克定律，即应力与应变成正比，其比例常数称之。 三种类型弹性模量：杨氏模量、切变模量和本体模量。 泊松比：在拉伸中，材料横向单位宽度的减小与纵向单位长度的增加之比值，用ν表示。 第十章 聚合物的力学性能 2 、聚合物的高弹性 （1）聚合物高弹性的特征 ① 形变大，橡胶态聚合物在不太大的外力作用下,可 以产生很大的形变，达到100％以上甚至超过1000％的形变 而不断裂，去除外力后又几乎能完全回复。 ② 弹性模量低，通常固体的弹性模量为109—1011N／ m2，橡胶的弹性模量约为106N／m2(表10—1)。 ③ 拉伸橡胶具热弹性效应，拉伸时放出热量，具有负膨胀系数，即拉伸橡胶试样在受热时缩短，体积几乎不变。 ④ 具有明显的松弛特性。聚合物高弹性是由高分子结构和分子运动所决定。 3、聚合物的粘弹性 两类理想的材料，即理想弹性固体和理想弹性液体。 理想的弹性固体的力学行为可以用虎克定律来描述，称为虎克体。 理想的粘性液体的力学行为可以用牛顿定律来描述，常称为牛顿流体。 （1）蠕变 蠕变是指材料在一定温度下，受到较小恒定的外力作用，材 料形变随时间的增加而逐渐增加的现象。 （2）应力松弛 应力松弛是指材料在一定温度和保持恒定的形变时，材料 内部的