高聚物的热性能

岛津DTG-60H热分析实验一．实验原理热分析（thermal analysis）是在程序控制温度下，测量物质的物理性质与温度关系的一类技术，在加热和冷却的过程中，随着物质的结构、相态和化学性质的变化，通常伴有相应的物理性质的变化，包括质量、温度、热量以及机械、声学、电学、光学、磁学等性质，依此构成了相应的各种热分析测试技术。

表1列出了几种主要的热分析法及其测定的物理化学参数和有关仪器。

其中最具代表性的三种方法：热重法（TG），差热分析（DTA），差示扫描量热法（DSC）。

本实验使用的岛津DTG-60H是一类差热（DTA）—热重（TG）同步测定装置。

热重法（Thermalgravimetry, TG）是在程序控制温度下，测量物质的质量和温度关系的一种技术。

热重法记录的是热重曲线（TG曲线），它是以质量作纵坐标，从上向下表示质量减少；以温度（T）或时间（t）作横坐标，自左向右表示增加。

用于热重法的仪器是热天平，它连续记录质量和温度的函数关系。

热天平一般是根据天平梁的倾斜与质量变化的关系进行测定的，通常测定质量变化的方法有变位法和零位法两种。

变位法利用质量变化与天平梁的倾斜成正比关系，用直接差动变压器检测。

零位法根据质量变化引起天平梁的倾斜，靠电磁作用力使天平梁恢复到原来的平衡位置，所施加的力与质量变化成正比。

DTG-60H采用的为变位法。

只要物质受热时发生质量的变化，就可用热重法来研究其变化过程。

其应用可大致归纳成如下几个方面：（1）了解试样的热（分解）反应过程，例如测定结晶水、脱水量及热分解反应的具体过程等；（2）研究在生成挥发性物质的同时所进行热分解反应，固相反应等；（3）用于研究固体和气体之间的反应；（4）测定熔点、沸点；（5）利用热分解或蒸发、升华等，分析固体混合物。

图1为在相同实验条件下测得的聚氯乙烯（PVC），聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），高压聚乙烯（HPPE），聚四氟乙烯（PTPE）和芳香聚四酰亚胺（PI）的热重曲线。

高聚物的分子运动与热转变
1 高聚物的分子运动与热转变
高聚物是一类稳定的高分子化合物，它们具有坚硬的结构，耐热、耐磨耐老化的特点。

高聚物的分子大小比较大，分子内部可以存在内聚力与外聚力和重力，使得高聚物的分子在压力作用下有一定的运动变化，这就是高聚物的分子运动。

高聚物的分子运动是由于高聚物分子内部的内聚力和外聚力的
作用，使得高聚物分子在压力作用下形成小范围的运动。

由于高聚物分子的内聚力较强，当外聚力发生变化时，它的分子也会发生一定程度的变化。

这种分子运动的程度主要取决于它分子内部的内聚力和外聚力的大小。

当高聚物分子受到热能的作用时，它的分子会发生热转变。

这种热转变是指高聚物分子由低温状态经过加热，结构的稳定性发生变化，造成分子内部的内聚力和外聚力减小，分子内部运动加快，受到热转变的影响，使高聚物分子发生变化。

热转变对高聚物的影响是显而易见的，由于分子内部的内聚力和外聚力的变化，使得高聚物分子发生变形，这会影响到它的性质，使得它的热稳定性发生变化，同时也会影响到它的结构和物理性质，使其变得更加脆性和软化。

所以，高聚物的分子运动与热转变的程度是非常重要的，它确实影响到高聚物的性能和使用寿命，因此，高聚物的分子运动与热转变一定要做好控制，只有科学控制才能使得高聚物保持长久稳定。

聚碳酸酯标准聚碳酸酯是一种高聚物，因其独特的物化性质，广泛应用于各个领域，如电子、光纤、医疗、建筑等。

然而由于品牌繁多、种类众多、性能差异较大的问题，聚碳酸酯的质量难以保证，给生产和使用带来很多困难和风险。

为了解决这一问题，对聚碳酸酯的标准化工作愈发重要。

依据产品性质和用途不同，聚碳酸酯的标准也就不同。

从物理性质来看，聚碳酸酯的标准可以分为以下几类。

第一类是机械性能标准。

聚碳酸酯作为一种工程塑料，主要用于制造高强度、高韧性的构件，如飞机、汽车、船舶等。

因此，聚碳酸酯的抗拉、弯曲、冲击、疲劳等机械性能是必须要合格的。

通常，聚碳酸酯的机械性能标准包括弹性模量、屈服强度、断裂强度、伸长率、硬度等。

第二类是热性能标准。

聚碳酸酯是一种热稳定性较好的塑料，但不同的配方和加工条件会对其热稳定性产生很大影响。

因此，聚碳酸酯的热性能标准包括耐热温度、熔点、玻璃化转变温度、线膨胀系数等。

第三类是光学性能标准。

聚碳酸酯作为一种优良的透明塑料，广泛应用于光学领域，如眼镜、摄像机、投影仪等。

其光学性能标准包括透光率、色泽、折射率和散射系数等。

第四类是环境适应性标准。

由于聚碳酸酯在使用过程中会受到各种环境因素的影响，如潮湿、紫外线、酸碱等。

因此，聚碳酸酯的环境适应性标准包括耐酸碱性、耐紫外线、粘附力等。

除了以上几类标准外，还有一些细节标准也需要关注。

例如，聚碳酸酯的表面状态标准、尺寸精度标准、包装标准等，都对产品的质量和性能有着重要的影响。

在标准化工作中，除了确定合适的标准，还要制定合理的测试方法和检验标准，以确保聚碳酸酯的质量和稳定性。

同时，加强标准的普及宣传，增强生产企业和用户对标准的认识和接受度，进一步提高聚碳酸酯行业内的质量水平和安全性。

在未来，聚碳酸酯标准的制定和执行将持续深入，以更好地适应市场需求和科技发展的要求。

只有不断拓展聚碳酸酯标准的领域和深度，才能更好地保障聚碳酸酯产品的品质和稳定性，使其在更广阔的市场中发挥出巨大的优势和价值。

高聚物的燃烧机理和性能指标对比大部分普通高分子材料是易燃的，其原因是由于高分子材料的结构中主要含碳、氢、氧等元素，这些元素之间以共价键相连接，然而这些共价键的能量并不高，当遇热或者遇火等外界提供的能量足以使其断裂时，就会降解放出引燃的小分子、燃烧。

高聚物燃烧是个十分复杂的物理化学过程，整个燃烧过程可以分解为加热、分解、点燃、火焰蔓延等几个过程。

在氧气存在条件下，当高分子材料过热时，表面首先熔化发生热分解，放出可燃性气体。

该气体与空气中的氧气发生强烈反应，产生高活性的自由基HO·和H·。

这些自由基能立即与其他分子反应生成新的自由基。

高聚物燃烧与其他可燃物有许多不同之处，主要有以下几点：（1）高分子材料燃烧时一般都是放热反应，放热量较高，其燃烧热值绝大部分高于木材和煤，如木材燃烧热为14.64KJ/g，煤为23.01KJ/g，而PE要达到45.88~46.61 KJ/g。

（2）发烟量大。

高聚物燃烧时不仅产生大量的热，而且需要消耗大量的氧气，在有限空间燃烧时，常因供氧不足导致不完全燃烧产生大量烟尘和一氧化碳、氯化氢、苯等有害气体。

（3）燃烧时会产生变形、软化、熔化、熔滴等现象，对高聚物的燃烧状态有较大影响，常使火焰蔓延扩大，增加火灾危害和扑救的风险。

高聚物的阻燃和高聚物的燃烧过程息息相关，高聚物燃烧主要由可燃物、氧气、热源、自由基反应四个因素决定。

高聚物的阻燃也是主要通过改变或者延缓其中的一个或几个因素来发挥作用。

主要有吸收热量、在材料表面形成隔绝热量和氧气的交换，放出不燃性气体稀释可燃性气体和氧气浓度、抑制自由基反应的进行、交联提高稳定性等效果。

在阻燃材料的时机阻燃过程中通常都是多种阻燃作用效果并存，相互作用。

阻燃过程中主要通过以下几种方式进行：1. 抑制自由基的反应从高聚物燃烧的化学反应可以看出，燃烧的主要因素是其中H O·产生的连锁反应，加入一种可以捕捉H O·游离基的物质，杜绝下列反应式的发生，H O· ＋CO → CO2 ＋H·H· ＋O2 → H O· ＋O·从而达到阻燃的效果。

第五章 高聚物的物理性能第一节 高聚物的物理状态高聚物的聚集态结构，根据链结构的规整性和能否结晶可分为两类： 结晶性高聚物（有规则排列）非结晶性高聚物（无规则排列）链段运动——使高聚物具有高弹性高聚物热运动具有两重性整个分子链运动——使高聚物象液体一样具有粘流性热-机械曲线——形变-温度曲线：表示高聚物材料在一定负荷下，形变大小与温度的关系曲线。

按高聚物的结构可以分为：线型非晶高聚物形变-温度曲线结晶态高聚物形变-温度曲线 其他类型的形变-温度曲线三种一、线型非晶态高聚物的物理状态1.形变-温度曲线A B C D ET b T g 温度（℃） T fT b －脆化温度；T g －玻璃化温度；T f －粘流温度可分为五个区A 区（玻璃态）：内部结构类似玻璃，大分子不能运动，链段也不能运形变（%）动，在除去外力后，形变马上消失而恢复原状，可逆形变称为普弹性形变。

C 区（高弹态或橡胶态）：除了普弹形变外，主要发生了大分子的链段位移（取向）运动。

但整个大分子间并未发生相对位移，形变也可以消除，所以是可逆的弹性形变。

E 区（粘流态或塑化态）：当施加负荷时，高聚物象粘性液体一样，发生分子粘性流动，大分子能运动，链段也能运动，形变不能自动全部消除，这种不可逆特性，称为可塑性。

B 区和D 区：为过渡区。

其性质介于前后两种状态之间。

玻璃态物理力学三态高弹态 （是一般非晶态高聚物所共有的）粘流态2.非晶态高聚物三种物理状态的力学行为特征和形变机理3.三态之间的转变随温度的变化而逐渐变化过程 玻璃态 ⇔高弹态⇔ 粘流态 4.注意问题1/ T g 是大分子链段能运动的最低温度，高弹态的出现是链段运动的产物。

2/ T g 与柔性的关系：柔性大，T g 低，反之。

刚性大，T g 高。

3/ T g 与T f 的使用价值T g 是塑料、纤维的最高使用温度T f 是橡胶的最低使用温度，也是高聚物成型加工温度。

5.线型非晶态高聚物的物理力学状态与相对分子质量的关系不同相对分子质量的聚苯乙烯的热－机械曲线二、结晶态高聚物的物理状态晶态高聚物的形变-温度曲线 1－一般相对分子质量 2－相对分子质量很大1/ 结晶态高聚物按成型工艺条件的不同可以处于晶态和非晶态。

热固性高聚物的名词解释热固性高聚物是一种聚合物材料，其具有高度的耐热性和耐化学品腐蚀性。

它们在高温下不会软化或变形，而且能够在液态形态下进行热固化，形成坚硬、耐用的材料。

这些特性使得热固性高聚物在众多工业领域中得到广泛应用。

热固性高聚物的制备过程涉及两个主要步骤：聚合和固化。

聚合是将单体分子通过化学反应结合成长链聚合物的过程。

这些单体分子可以是液体、固体或气体，通过聚合反应形成聚合链。

在聚合过程中，一些化学交联剂也可以被引入，以增加聚合物的交联程度。

这些交联剂能够在固化过程中提供强大的连接力，从而增强材料的机械性能。

固化是指在聚合物形成的过程中触发的化学反应，以加固聚合物链的交联结构。

这一过程通常需要应用热量或化学反应触媒，以将聚合物链之间的化学键连接到一起。

固化过程中，聚合物材料的形状和尺寸也得到固定，使得未来不易发生形变。

热固性高聚物的应用场景非常广泛。

在航空航天工业中，热固性高聚物在制造航空器结构和发动机部件时被广泛使用。

由于其耐高温和抗化学腐蚀能力，它们能够承受极端环境条件下的应力和压力。

此外，热固性高聚物还用于制造耐腐蚀管道、储罐和化工设备。

在汽车制造业中，热固性高聚物被用于生产坚固耐用的发动机零部件和车身结构，以提高整车的性能和安全性。

除了以上工业应用外，热固性高聚物还用于制造电气绝缘材料、涂料和粘合剂。

在电子领域中，热固性高聚物常用于制造电路板、半导体器件和电子封装材料，以提供保护和隔热功能。

在建筑和家居领域，热固性高聚物可以用于制作地板、涂料和胶粘剂。

它们提供了耐用性、防水性和耐热性，从而增强了建筑物的结构和装修材料的寿命。

总之，热固性高聚物作为一种特殊的聚合物材料，具有出色的耐热性和耐化学性能。

它们广泛应用于航空、汽车、电子、建筑等多个工业领域，为各种产品和结构提供了优异的机械性能和耐用性。

随着科学技术的不断发展，热固性高聚物的研究和应用也将持续不断地拓展，为人们创造更多的可能性。