聚丙烯材料使用寿命预测方法

1. 构型与构象有何区别？聚丙烯分子链中碳－碳单键是可以旋转的，通过单建的内旋转是否可以使全同立构的聚丙烯变为间同立构的聚丙烯？为什么?答：构型：是指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。

构象：由于分子中的单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态。

全同立构聚丙烯与间同立聚丙烯是两种不同构型，必须有化学键的断裂和重排。

3. 哪些参数可以表征高分子链的柔顺性？如何表征？答： 空间位阻参数δ212,20⎥⎦⎤⎢⎣⎡=r f h h δ答：因为等规PS 上的苯基基团体积较大，为了使体积较大的侧基互不干扰，必须通过C －C 键的旋转加大苯基之间的距离，才能满足晶体中分子链构象能量最低原则；对于间规PVC 而言，由于氢原子体积小，原子间二级近程排斥力小，所以，晶体中分子链呈全反式平面锯齿构象时能量最低。

δ越大,柔顺性越差；δ越小，柔顺性越好；特征比C n 220nl h c n =对于自由连接链 c n =1对于完全伸直链c n =n ，当n→∞时，c n 可定义为c ∞，c ∞越小，柔顺性越好。

链段长度b ：链段逾短，柔顺性逾好。

7.比较下列四组高分子链的柔顺性并简要加以解释。

解：（1）PE>PVC>PAN主链均为C －C 结构，取代基极性－CN ﹥－Cl ，所以，聚丙烯腈的柔顺性较聚氯乙烯差；（2）2>1>31与3中都含有芳杂环，不能内旋转；3中全为芳环，柔顺性最差；主链中-O-会增加链的柔顺性；（3）3>2>1因为1中取代基的比例较大，沿分子链排布距离小，数量多，分子链内旋转困难；2和3中均含有孤立双键，易内旋转，故柔顺性较好。

（4）2>1>32中取代基对称排列，分子偶极矩极小，易内旋转；3中极性取代基较中比例大，分子内旋转困难，故柔顺性最差。

第2章 聚合物的凝聚态结构1. 名词解释凝聚态：物质的物理状态，是根据物质的分子运动在宏观力学性能上的表现来区分的，通常包括固体、液体和气体。

聚丙烯非织造布光老化性能的评价方法王向钦漆东岳杨欣卉聚丙烯非织造布按耐用性能分为耐久性非织造布（如服饰用、土木建筑用）和环保可降解性非织造布（如环保型购物袋、农用非织造布地膜等）[1,2]。

聚丙烯非织造布在使用过程中发生的老化主要由太阳光中的紫外线辐射所引起，对聚丙烯非织造布光老化性能的宏观评价方法有自然老化试验法和人工模拟老化实验法，微观分析方法有特性粘度法、差示扫描量热法、红外光谱法等，本文将对聚丙烯非织造布光老化的反应机理及其宏观和微观评价方法进行讨论。

1聚丙烯光老化反应机理自上世纪80年代开始，众多学者对聚丙烯的耐老化性能进行了广泛而深入的研究，发现聚丙烯的老化主要与大分子链上大量存在的叔碳原子有关[3,4]，由于叔碳原子具有较强的失电子能力，在有氧的情况下仅需很小的能量就可以使C—H键断裂，形成活泼的叔碳自由基，在受到与聚丙烯中化学键键能相对应的紫外光能量的作用后[5]，引起分子链各种反应发生，如链增长、链断裂等[4]，最后表现为聚丙烯材料的变色、强度下降、表面龟裂等老化现象。

太阳光中部分波长的紫外光能量与聚丙烯分子中某些化学键键能十分接近，所以聚丙烯中的相应化学键可以吸收紫外线能量，导致化学键的断裂，从而引发光老化[3,6]。

部分太阳光紫外线能量与聚丙烯中典型化学键键能的对应关系见下表。

Gardette等对聚丙烯光老化的反应机理作了总结[4]，其反应机理为：活泼的叔碳原子在吸收了紫外光能量后，与空气中的O2发生氧化反应生成过氧化物，然后继续在紫外光能量的作用下进一步发生链增长、链断裂、链终止以及形成支链等反应，最后表现为宏观上的老化行为；不论聚丙烯光老化向什么方向进行，其最终产物中均有羰基的存在，所以很多研究人员采用羰基指数来表征聚丙烯光老化程度[2,7,8]。

这些研究成果为如何评价与衡量聚丙烯非织造布的光老化性能提供了一种新的思路，即通过各种手段分析光老化过程中的微观变化评价其光老化性能，现代化的分析仪器可提供更加稳定可靠的数据，使评价结果更加准确可靠。

IEC化工电缆标准一、电缆结构和材料1.1 电缆结构IEC化工电缆应由以下几部分组成：导体、绝缘层、护套、内衬层（可选项）、金属屏蔽（可选项）以及填充物（可选项）。

导体应采用多股细绞线，绝缘层和护套应采用耐腐蚀材料。

内衬层可增强电缆的抗拉强度和防潮性能。

金属屏蔽可提高电缆的防干扰性能。

填充物有助于保持电缆的形状和防止金属材料的移动。

1.2 材料要求导体应使用具有高导电性能和耐腐蚀性的材料，如铜或铝。

绝缘层和护套应使用具有耐化学腐蚀、耐油、耐高温等特性的材料，如聚氯乙烯（PVC）、氯化聚氯乙烯（CPVC）或聚烯烃（PO）。

内衬层可采用聚酯纤维或聚丙烯。

金属屏蔽可采用不锈钢或铜。

填充物可采用聚酯纤维或聚氨酯。

二、电缆尺寸和特性2.1 电缆尺寸IEC化工电缆的尺寸应符合相关IEC标准的规定。

不同用途的电缆有不同的尺寸要求，包括导体截面积、绝缘层厚度、护套厚度等。

2.2 电缆特性IEC化工电缆应具有以下特性：良好的化学稳定性、高的机械强度、良好的防腐蚀性能、良好的防干扰性能以及良好的防潮性能。

此外，电缆还应具有耐高温、耐油、耐磨损等特性。

三、电缆试验和验收3.1 试验项目IEC化工电缆需要进行以下试验：导体电阻测试、绝缘电阻测试、耐压试验、泄漏电流测试、机械性能测试（包括拉伸强度、断裂伸长率、弯曲试验等）、化学稳定性测试（包括耐腐蚀性、耐油性等）、防干扰性能测试以及外观检查等。

3.2 验收标准所有试验项目都应达到相应的IEC标准要求，如导体电阻值应在规定范围内，绝缘电阻值不应低于规定值，耐压试验应无击穿或闪烁现象，泄漏电流值应在规定范围内等。

机械性能测试和化学稳定性测试也应达到相应的要求。

外观检查应无瑕疵、无破损、无变形等。

四、电缆安全和使用寿命4.1 安全要求IEC化工电缆应符合以下安全要求：无毒、无害，不产生有害物质；不发生电火花或过热现象；防腐蚀性能好，使用寿命长；易于维护和更换；符合相关国家和地区的电磁兼容性要求。

聚丙烯溶解度参数聚丙烯是一种重要的合成树脂材料，它具有良好的化学稳定性、高强度、耐磨性和耐腐蚀性，因此在工业和日常生活中得到广泛应用。

而聚丙烯的溶解度参数对于其在工业生产和应用中的性能表现起着至关重要的作用。

本文将对聚丙烯的溶解度参数进行详细介绍，包括其影响因素、测试方法以及应用等方面，希望对相关领域的研究和生产工作者有所帮助。

一、聚丙烯的溶解度参数及其影响因素1. 聚丙烯的结构特点聚丙烯是由丙烯单体聚合而成的聚合物，其主要结构特点包括碳链的简单直链结构、苯环等结构单元的缺失，这些结构特点决定了聚丙烯的分子间力较弱，分子链之间的相互作用较小，因此在一定条件下易于溶解。

2. 溶解度参数的影响因素聚丙烯的溶解度参数受多种因素的影响，主要包括分子结构、分子量、晶型形态、添加剂等因素。

分子结构的紧密程度和分子量的大小是影响聚丙烯溶解度参数的重要因素，分子结构的松散和分子量的较小都有利于提高聚丙烯的溶解度；晶型形态也会影响聚丙烯的溶解度，通常来说，无定形聚丙烯的溶解度要高于结晶聚丙烯的溶解度；添加剂的存在也会对聚丙烯的溶解度参数产生一定影响，如溶剂、增塑剂等。

二、聚丙烯的溶解度参数的测试方法1. 传统方法传统的聚丙烯溶解度参数测试方法主要包括测定其在特定溶剂中的溶解度，常见的溶剂有二甲苯、甲苯、氯仿等。

采用这些溶剂进行溶解度测试时，可根据溶解度曲线、透光率、溶解速度等参数来评价聚丙烯的溶解度。

2. 现代方法随着科学技术的发展，现代方法对聚丙烯的溶解度参数测试也有了新的突破，包括分子模拟模型、红外光谱分析、热分析等。

分子模拟模型通过计算机对聚丙烯分子的结构和作用力进行模拟，可以更准确地预测聚丙烯的溶解度参数；红外光谱分析通过观察分子中不同官能团的振动频率来分析聚丙烯的溶解度特点；热分析则通过热重析、热释电等技术手段来对聚丙烯的溶解度参数进行分析和测试。

三、聚丙烯的溶解度参数在工业应用中的意义1. 工业生产聚丙烯的溶解度参数在工业生产中具有重要意义，它可以帮助生产厂家选择合适的生产工艺和生产设备，以确保生产效率和产品质量。

PE塑料管材使用寿命分析随着政府大力推广应用化学建材，在很多领域热塑性压力管的应用都有了飞速的发展。

在某些领域，我国从五六十年代就开始应用塑料管，进入80年代后逐步推广。

在我国，使用的热塑性塑料压力管材主要有PVC-U管材，聚乙烯管材，聚丙烯管材，ABS管材等等，以及由此派生的铝塑管，钢塑管等。

在使用中，我们常常提到管材的使用寿命的问题，但对于新型的管材，不可能通过实际的使用年限去印证其使用寿命，因为塑料管材大规模应用是最近二三十年的事，有的新型管材最近十年才有应用，因此只能根据高分子材料的特性及相应的实验推导得出其理论的使用寿命。

塑料材料的时温等效原理。

高分子材料的力学性能和常用的金属管材有很大区别。

常温下，聚合物具有独特的高弹性。

金属材料在常温时，加一外力，发生的弹性极限很少超过1%。

而高分子材料在不太大力的作用下，可以产生很大的形变，去除外力后，形变经过一段时间几乎完全恢复。

高分子材料在不同温度或不同外力作用下都能显示出一样的三种力学状态和两个转变温度：玻璃态，高弹态，粘流态，玻璃化转变温度和粘流温度。

这表明，温度和时间对高分子材料的影响具有等效性。

对于同一个力学松弛可在较高温度，较短时间实现，也可在较低温度，较长时间得到。

这表明，升高温度和增加延长时间是等效的。

将不同温度得到的力学函数曲线，通过移动时标可以重叠，进一步表明时间和温度是等效的。

塑料管道的时温等效关系通常采用阿仑尼乌斯方程和拉尔森-迈勒方程来进行推导。

塑料压力管材长期耐温耐压性能的标准方法为ISO9080：2003《用外推法对热塑性塑料管材长期静液压强度的测定》是国际上广泛应用的标准。

它是管材寿命的评价方法。

它的原理是在利用高温短时间作出的环应力与时间曲线的结果向低温和长时间寿命外推。

相应的国家标准是GB/T18252—2000《塑料管道系统用外推法对热塑性塑料管材长期静液压强度的测定》。

在两个标准中给出了四种理论模型，一般使用四参数模型。

关于PP 、PP-H 、PP-R 、PP-C 和PP-B 等塑料管材原料的命名及其内涵。

前一时期国内市场上出来一种称为PP-C 的管材，不少人搞不清PP-C 、PP-R和PP-B的差别，造成不少误解和混乱。

其实，PP-C是共聚聚丙烯的统称，性能上相差不少的PP-R 、PP-B都属于PP-C 类，所以在标准中不可能有PP-C 管。

在国际标准中聚丙烯的冷热水管有PP-R ，PP-B ，PP-H 三种。

市场上被称为PP-C 管的实际上是PP-B 管，其原材料是嵌段共聚聚丙烯类的管材专用料。

PP-B 管是冷热水管的一种，价格比较便宜，但是耐热、耐压性能和PP-R 管有不小的差距，所以是不能混淆的。

应该讲，国内所有提供的原料，包括韩国在国内市场销售的原料都不是国际标准规定的“无规共聚聚丙烯管材专用料”，国内管材生产厂在选用时应该注意区分其使用范围和条件。

附：聚丙烯系列塑料管材原料的命名及其内涵：[ISO/DIS 15874-1999]中对聚丙烯和丙烯共聚物材料做了命名的规定（依据丙烯聚合物的化学组成、分子结构和生产工艺的不同而命名）：PP-H（Poly Propylene Homopolymer）—丙烯共聚物（Ⅰ型）PP-B（Poly Propylene Block Copolymer）—丙烯嵌段共聚物（Ⅱ型）PP-R（Poly Propylene Random Copolymer）—丙烯无规共聚物（Ⅲ型）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型是聚丙烯系列管材专用原料的分类，并非有人所说的第一代、第二代、第三代；更不意味着第三代胜于第二代或第二代胜于第一代，从而以后者取代前者。

他们是各具自己特性的管材系列专用料。

高分子化学中的定义：由一种分子单体聚合而成的大分子称为均聚物（Homonolymer ）。

由二种或二种以上的分子单体聚合而成的大分子称为共聚物（Copolymer ）。

由此可见，PP-H就是由丙烯Propylene 一种分子单体聚合而成的均聚物，而PP-B和PP-R 则是由丙烯单体Propylene 和乙烯单体Ethene 聚合而成的共聚物（Poly Propylene Copolymer即PP-C）。

- 32 -氧化诱导期测试影响因素编译：宗建娟耐驰仪器公司应用实验室氧化诱导诱导期期是评估材料长期稳定性的重要评估材料长期稳定性的重要依据依据通过研究发现影响聚丙烯材料氧化通过研究发现影响聚丙烯材料氧化诱导期的诱导期的诱导期的重要重要重要因素因素因素，了解，了解，了解产品的氧化稳定性产品的氧化稳定性产品的氧化稳定性。

氧化诱导时间是表征样品氧化稳定性的重要指标，通过它可以预测产品的稳定性和使用寿命的差异，氧化诱导测试在工业产品质量保证领域的作用越来越重要。

然而，任何关于产品实际使用寿命的推论，只能是理论上的，因为实际应用过程中会涉及更多影响因素（如应力、环境）。

测定OIT 的一种方法是，取10－20mg 样品，在惰性气氛下加热到熔点以上、分解温度以下的某一温度。

等温平衡约3分钟后，通入氧气气氛，样品将在氧气下发生分解放热，这个放热反应可通过DSC 测定。

氧化诱导期（OIT ）指从通入氧气起，至样品开始分解（放热峰起始点）之间的时间差，反应了聚合物材料的抗氧化性能。

聚烯烃材料的氧化诱导测试方法已经标准化。

图1显示了典型的OIT 测试曲线。

N2气氛下加热到190℃（绿色曲线），切换成O2/空气气氛，一段时间后DSC 信号突然往放热方向倾斜，说明样品开始被氧化（红色曲线），氧化诱导时间为16.7min 。

随着氧化的进一步进行，DSC 信号在32.1min 到达最小值，然后又开始上升。

聚合物的类型以及实验条件决定了DSC 曲线放热峰的形状。

图1 PP 的OIT 测试曲线分解机理聚丙烯的热氧化本质上从热引发形成烷基自由基开始，例如高分子链上的某个碳原子带有未配对的电子，这种自由基R ·（R ＝有机基团）会快速与氧气反应生成过氧自由基ROO ·,再进一步生成氢过氧化物ROOH，同时生成烷基自由基R·，它会促进自催化连锁反应的持续进行。

非稳态的氢过氧化物ROOH自身会分解生成自由基（RO·和·OH）。

聚合物材料结构与性能的理论计算研究聚合物材料是当下应用非常广泛的一类材料，其特征是分子链在空间中排列有序，并通过共价键或氢键等力学作用形成三维网络结构。

聚合物材料可以通过控制其结构和组成来调控性质，如力学性能、光学性能、电学性能等。

因此，聚合物材料在电子器件、材料科学和医学领域等方面有着广泛的应用。

在这些应用中，理论计算方法可以提供对材料结构和性能方面的深入理解，从而推动材料的发展。

本文将介绍聚合物材料结构和性质的理论计算研究，并对其在材料科学方面的应用进行探讨。

聚合物材料结构的理论计算研究：聚合物材料的基本单位是单体分子，由高分子以链状结构有序排列而成，形成聚合物材料的结构。

单体分子和高分子之间的相互作用形成了分子间力学、电学和热学等基本物理/化学性质，掌握这些性质是研究聚合物材料结构和性质的关键。

目前，理论计算方法已经被广泛应用于模拟聚合物材料的结构与性质，下面将基于聚丙烯为例子对聚合物材料结构的理论计算方法进行介绍。

首先，聚合物材料结构的理论计算需要从纯物理/化学角度出发，考虑分子间的相互作用，以及相互作用的时空尺度。

在这个过程中，计算方法需从量子力学、统计力学、经典力学等角度出发，对颗粒的自由度及其运动规律进行描述和模拟，从而得到结构和性质方面的信息。

在聚合物材料领域中，主要应用的方法包括密度泛函理论、分子动力学模拟和量子化学计算等。

密度泛函理论方法主要用于对聚合物的电学和力学性质进行研究。

通过将分子内电子基态能量与电子密度的函数关系分析，可以对分子的能量和结构进行求解。

同时，该方法还可以通过计算电子波函数来提供感性的波函数描述，即可以直观地得到分子结构的描述，而不仅仅是电子密度的函数关系。

密度泛函理论方法可以方便地计算聚合物链的速率常数，这使得通过实验获取的聚合物反应速率常数可以简化成理论计算值。

同时，该方法也可以用于确定聚合物材料的力学性能，比如弹性模量和断裂韧性等。

分子动力学模拟作为一种基于力学的模拟方法，可以模拟聚合物材料在高温、高压和高能量环境下的力学行为，可以解释聚合物材料受力条件和破裂行为。