高聚物流变性能

热塑性塑料的性能

对于用于汽车内饰的热塑性塑料，除了常规的物理性能、流动性能、力学性能(抗拉强度、弯曲强瘦、冲强度)、热性能、燃烧性能，我们还关注热塑性塑料其他一些特性。

（1)收缩率

热塑性塑料的特性是在加热后熔融，冷却后收缩，当然加压以后体积将缩小。在注塑成型过程中，先将塑料熔体注射入模具型内，充填结束后熔体冷却固化，从模具中取出塑件时出现收缩，称为成型收缩。塑料件再从模具中取出后稳定一段时间，塑料件的尺寸仍会出现微小的变化。这种变化称为后收缩。另一种变化是某些吸湿性塑料因吸湿而出现胀。例如PA610吸水量在1.5-2.0%时，零件尺寸增加0.1-0.2%。玻璃纤维增强PA66的含水量为40%时，尺寸约增加0.3%。

收缩率S由下式表示: S=100%×（D−M）/D

公式中: S为塑件的收缩率

D为模具尺寸(长、宽、高)

M为塑件尺寸(长、宽,高)

收缩率的计算方法都是一样的，但是测试收缩率的模具尺寸不一样,这就导致同样的材料，采用不同尺寸的模具，得到收缩率值不一样。

（2）流动性

在一定温度、压力下，塑料能够充满模具各部分型腔的性能，称作流动性。流动性差，注射成型时需较大的注射压力或者较高的料筒温度；流动性太好,容易产生飞边。通常可以用熔融指数来直观地表示塑料的流动性。熔融指数大，流动性好。熔融指数小，流动性差。

（3）熔化温度(熔点T)

熔化温度是指结晶型聚合物从高分子链结构的三维有序态转变为无序的黏流态时的温度。高分子材料是不同分子量的高分子的混合物，有一定的分子量分布。因此，高分子材料的熔融是一个过程。例如PP材料的熔融从153℃左右开始，到165℃左右达到

熔融的峰值。165℃为PP的熔点,到170℃左右熔融完全结束。

（4）降解

在化学或物理作用下聚合物分子的聚合度降低的过程称为降解。聚合物在热、力、氧气、水及光辐射等作用下往往发生降解。降解实质是大分子链发生结构变化的过程。

1 高聚物结构与性能

试题参考答案

一、名词解释（2.5×12 ＝30分）

构型：由化学键决定的原子基团间的空间排列方式

分子链柔顺性：高分子链能够改变其构型的性质

高斯链：又名高斯线团，是末端距分布符合Gauss分布函数的线团。

熔限：高分子晶体的熔融发生在一个温度范围内，称为熔限。

多分散指数：描述高分子的分子量多分散性大小的参数，通常是Mw/Mn或Mz/Mw

取向：高分子的链段、整链或其晶体结构沿外力方向所作的优先排列。

粘弹性：高分子固体的力学性质兼具纯弹性和纯粘性的特征，称为粘弹性。

溶度参数：定义为（CED）1/2，用于指导非极性聚合物的溶剂选择。

冷拉：高分子材料在拉伸条件下，发生应力屈服，出现细颈、细颈扩展所导致的大形变行为。

增韧：即增加聚合物材料韧性，所采用的技术路线有弹性体和刚性粒子增韧 力学损耗：高分子材料在动态力学条件下，应力与应变出现滞后所导致的机械能损耗

银纹：由于应力或环境因素的影响，聚合物表面所产生的银白色条纹

二、简答题 （8×5＝ 40 分）

1． 分别写出顺丁橡胶、聚丙烯、聚异丁烯、聚甲醛、聚氯乙烯的结构式，比较其玻璃化温度的高低，并说明原因。

2

2． 高聚物熔体的流动机理是什么？其流动行为上有什么特征？

答：流动机理：高分子链的重心移动采用高分子链段的协同跃迁的方式完成，通常称为“蠕动”。

熔体流动的特征有三：

1， 高粘度，缘自高分子巨大的分子量；

2， 剪切变稀：高分子链受剪切作用时，发生构象变化。

3， 弹性效应：高分子流动变形中包含可逆的构象变化，导致其表现出Barus效应、爬杆效应等现象。

3．何为θ溶液？θ条件下，Huggins参数取何值？此时溶液中高分子链的构象有何特征？

答：处于θ状态，即高分子链段间作用等于高分子链段与溶剂分子作用的状态的高分子溶液，称为θ溶液。

此时，Huggins参数为1/2；溶液中高分子链的构象与同温度条件下的高聚物本体的非晶区构象相同。

构象：具有一定组成和构型的高分子链通过单键的内旋转而形成的分子中的原子在空间的排列

柔性：

高分子链中单键内旋的能力；

高分子链改变构象的能力；

高分子链中链段的运动能力；

高分子链自由状态下的卷曲程度。

链段：两个可旋转单键之间的一段链，称为链段

影响柔性因素：

1支链长，柔性降低;交联度增加，柔顺性减低。

2一般分子链越长，构象数越多，链的柔顺性越好。

3分子间作用力越大，聚合物分子链所表现出的柔顺性越小。分子链的规整性好，结晶，从而分子链表现不出柔性。

控制球晶大小的方法：

1控制形成速度；

2采用共聚方法，破坏链的均一性和规整性，生成较小的球晶；

3外加成核剂，可获得小甚至微小的球晶。

聚合物的结晶形态：

1单晶：稀溶液，慢降温，螺旋生长 2球晶：浓溶液或熔体冷却

3树枝状晶：溶液中析出，低温或浓度大，分子量大时析出；

4纤维状晶：存在流动场，分子量伸展，并沿流动方向平行排列；

5串晶：溶液低温，边结晶边搅拌；

6柱晶：熔体在应力作用下冷却结晶；

7伸直链晶：高压下融融结晶，或熔体结晶加压热处理。

结晶的必要条件：

1内因： 化学结构及几何结构的规整性；

2外因：一定的温度、时间。

结晶速度的影响因素：

1温度——最大结晶温度：低温有利于晶核形成和稳定，高温有利于晶体生长；

2压力、溶剂、杂质：压力、应力加速结晶，小分子溶剂诱导结晶；

3分子量：M小结晶速度块，M大结晶速度慢；

熔融热焓Hm ：与分子间作用力强弱有关。作用力强，Hm高

熔融熵Sm：与分子间链柔顺性有关。分子链越刚，Sm小

聚合物的熔点和熔限和结晶形成的温度Tc有一定的关系：

结晶温度Tc低(< Tm )，分子链活动能力低，结晶所得晶体不完善，从而熔限宽，熔点低；

结晶温度Tc高(~ Tm )，分子链活动力强，结晶所得晶体更加完善，从而熔限窄，熔点高。

取向：在外力作用下，分子链沿外力方向平行排列。聚合物的取向现象包括分子链、链段的取向以及结晶聚合物的晶片等沿特定方向的择优排列。

第ｌ４卷第２期　２　０　０　６年４月　材料科学与工艺　ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　Ｖ０１．１４　Ｎｎ　２　Ａｐｒ．，２００６　

Ｐ（ＡＮ—ＶＡＣ）／Ｃｌａｙ／ＤＭＡ体系的流变性能　

张金安。，胡玉洁　，李青山　，王新伟４，朱思君　

（１．大庆职业学院大庆１６３２５５；２．齐齐哈尔大学材料研究所，齐齐哈尔１６１００６；　

３．东华大学纤维材料改性国家重点实验室，上海２０００５１；４．燕山大学高分子材料工程系，秦皇岛ｏ６６ｏｏ４）　

摘要：本文研究了腈纶成纤高聚物——丙烯腈与乙酸乙烯酯在蒙脱土纳米层间的共聚物Ｐ（ＡＮ—ＶＡＣ）／　Ｃｌａｙ和二甲基乙酰胺体系的流变性能，得到了不同应力，不同温度下的剪刀应力、剪切应变和粘度、温度之间　的关系曲线．测得了各种浓度下的粘流活化能．研究表明该共聚物和二甲基乙酰胺（ＤＭＡ）体系的流变性属　于假塑性流体，为纺丝成型工艺提供了理论依据和数学模型．　关键词：丙烯腈；乙酸乙烯酯；蒙脱土；二甲基乙酰胺；流变性　中图分类号：ＴＱ３２５．８　文献标识码：Ａ　文章编号：１００５—０２９９（２００６）０２—０２１２—０３　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　Ｐ（ＡＮ—ＶＡＣ）／Ｃｌａｙ／ＤＭＡ　

ＺＨＡＮＧ　Ｊｉｎ—ａｎ　，ＨＵ　Ｙｕ－ｊｉｅ　，ＬＩ　Ｑｉｎｇ—ｓｈａｎ　＇　，ＷＡＮＧ　Ｘｉｎ—ｗｅｉ　，ＺＨＵ　Ｓｈｉ－ｊｕｎ’　

（１．Ｄａｑｉｎｇ　Ｖｏｃａｔｉｏｎ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｄａｑｉｎｇ　１６３￣５，Ｃｈｉｎａ；２．Ｑｉｑｉｈａｒ　ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆｍａｔｅｒｉａｌ，Ｑｉｑｉｈａｒ　１６１００６，Ｃｈｉｎａ；３．Ｓｔａｔｅ　

ｋｅｙ　ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　ｍｏｄｉｆｙ　ｆｉｂｅｒ　ａｎｄ　ｐｏｌｙｍｅｒ　ｏｆ　Ｄｏｎ【ｇｈｕａ　Ｕｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００５１。Ｃｈｉｎａ；４．Ｄｅｐｔ．ｏｆ　Ｐｏｌｙｍｅｒ　Ｍａｔｅｒｉａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｏｆ　Ｙａｎｓｈａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｉ￣ｕａｎｇｄａｏ　Ｏ６６Ｏ４４，Ｃｈｉｎａ）