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HUAZHONGUNIVERSITYOFSCIENCE&TECHNOLOGY材料科学与工程学院华中科技大学HUAZHONGUNIVERSITYOFSCIENCE&TECHNOLOGY授课教师：周华民、崔树标/21内容提要聚合物的物理化学特性分子量热分析聚合物的其他性质短期热性能、热降解、电学性质、光学性质、渗透性等3/21聚合物的分子量每种聚合物的分子量有一定的分布范围原因：聚合度、支链、交联的变化如UHMWPE的相对分子质量：4×106~7×106道尔顿4分子量分布曲线图/21平均分子量重均分子量：数均分子量：分子量分布指数：计算方法5wMnM∑∑∑∑∑∑/21分子量的测定凝胶渗透色谱法（GPC）端基分析法液相膜渗透法气相渗透法光散射法等6GPC实验仪器/21分子量对性能的影响基本趋势：分子量↑、物理性能↑、加工性能↓如：重均分子量30000、50000、80000的LDPE冲击强度分别为3MJ/m3、7MJ/m3、12MJ/m37/21聚合物的热分析示差扫描量热法（DSC）样品池和参比池以恒定速度升温，通过调节输入功率，使两池的温差为零输入两池功率差值即为试样的吸或放热的绝对测量值8DSC结构原理图/21DSC应用测定熔点和结晶度熔点：Tm=133℃结晶度：∆∆%，∆是试样的熔化热、即DSC曲线主峰的面积；∆是完全结晶样品的熔化热9HDPE样品的熔点和结晶度/21DSC应用添加剂/填充剂对加工的影响在恒温氧气环境中，PE的DSC曲线下降很快，而使用抗氧剂后明显的氧化反应很慢才出现10抗氧剂对PE树脂的影响/21DSC应用无定形塑料的玻璃化温度低温-84℃是丁二烯相的转变，高温110℃是苯乙烯—丙烯腈相的转变，台阶的高度与两相的数最有关11ABS的两个玻璃化转变温度/21热失重分析（TGA）精确控制升温速率，连续检测试样的重量可用于测定组成和评价高聚物的热稳定性，能得到聚合物、填充剂、挥发剂的相对含量12两种PE的氧化引发时间/21热力学分析（TMA）TMA是试样在设定温度下，连续测定其尺寸或粘弹性的变化TMA把DSC和TGA结合起来，可提供机械性能数据，如：热膨胀系数弹性模量软化温度热收缩率等13TMA的结构简图/21聚合物的短期热性能短期过程是完全可逆的，主要指熔化或软化温度，温度变化与力学性能曲线1和3是无定形PEI+30%的玻璃纤维，曲线2和4是半结晶PEEK+30%的玻璃纤维，填充任意取向14短期拉伸强度和弯曲模量与温度的关系曲线PEI热变形温度213℃PEEK热变形温度288℃/21聚合物的长期热降解聚合物长期在高温下必然要降解影响因素：氧化、挥发、高蠕变、内部结构化学恶化热降解导致聚合物分子链被拉断，降低试样的平均分子量可采用用热重分析（TGA）来研究降解过程高温下连续工作如何选择合适的聚合物十分重要15/21聚合物的电学性质高电阻是聚合物的优点，广泛用于电绝缘材料和电容器中的电介质介电常数是介电材料是否重要的性能指标，介电常数越大则电容器的电容越大16/21聚合物的导电性质石英、PS、PE、PTFE是最好的绝缘体，电导率极小，约在10-18Ω-1·m-1，而金属在低温下的超导体，如铅在4K下电导率高达1026Ω-1·m-1以上聚合物往往具有良好的电绝缘性质，残留的催化剂或添加剂是降低其绝缘性能的主要杂质共轭聚合物是高分子半导体材料，如聚乙炔、聚苯等，可加入导电填料（如炭黑、金属粉等）改善导电性17/21聚合物的电致发光性质共轭聚合物（如聚苯撑乙炔，PPV）还可以作为发光二极管（lightemittingdiode，LED），发光亮度与标准阴离子射线管相同，比液晶还亮电致发光主要结构电子注入层：LED的阴极，如Ca、Mg等发光层：EL层，电致发光半导体空穴注入层：LED的阳极，如涂有氧化铟锡（ITO）的导电玻璃18电致发光器件原理图柔性LED涂ITO的涤纶薄膜上海世博LED灯/21聚合物的介电击穿随着电流增加，材料从介电状态突然变成导电状态，大量电能迅速释放造成材料局部烧毁的现象，Ub称为击穿电压电压过高造成的本征击穿温度过高造成的热击穿聚合物内部气体电离放电引起的击穿介电强度Eb，h为绝缘体厚度19介质的电流与电压关系/21聚合物的光学性质非晶的均聚物有良好的光学透明性能如聚甲基丙烯酸甲酯，英文简称PMMA，俗称有机玻璃、亚克力高透明性的PS、PMMA、PC等具有良好的线性光学性能、广泛应用于光纤通讯结晶聚合物存在密度和折射率都有差异的结晶区和非晶区，通常是不透明或者半透明共聚物和共混聚合物存在多组分，通常为不透明20饰品茶几吊灯/21聚合物的渗透性聚合物被气体或液体（小分子）透过的性能称为渗透性渗透物与聚合物的溶解能力渗透物在聚合物中扩散的能力21隐形眼镜纸尿裤饮料瓶