高分子物理详细重点总结 下载本文

名词解释:

1. 时间依赖性:在一定的温度和外力作用下,高聚物分子从一种平衡态过渡到另一种平衡

态需要一定的时间

2. 松弛时间τ:橡皮由ΔX(t)恢复到ΔX(0)的1/e时所需的时间 3. 松弛时间谱:松弛过程与高聚物的相对分子质量有关,而高聚物存在一定的分子量分布,

因此其松弛时间不是一个定值,而呈现一定的分布。

4. 时温等效原理:升高温度或者延长观察时间(外力作用时间)对于聚合物的分子运动是

等效的,对于观察同一个松弛过程也是等效的。 5. 模量:材料受力时,应力与应变的比值 6. 玻璃化温度:为模量下降最大处的温度。

7. 自由体积:任何分子的转变都需要有一个自由活动的空间,高分子链活动的空间 8. 自由体积分数(f):自由体积与总体积之比。

9. 自由体积理论:当自由体积分数为2.5%时,它不能够再容纳链段的运动,链段运动的冻

结导致玻璃化转变发生。

10. 物理老化:聚合物的某些性质随时间而变化的现象 11. 化学老化:聚合物由于光、热等作用下发生的老化 12. 外增塑:添加某些低分子组分使聚合物Tg下降的现象

13. 次级转变或多重转变:Tg以下,链段运动被冻结,存在需要能量小的小尺寸运动单元的

运动

14. 结晶速率:物品结晶过程进行到一半所需要时间的倒数

15. 结晶成核剂:能促进结晶的杂质在结晶过程中起到晶核的作用 16. 熔融:物质从结晶态转变为液态的过程

17. 熔限:结晶聚合物的熔融过程,呈现一个较宽的熔融温度范围 18. 熔融熵?Sm:熔融前后分子混乱程度的变化

19. 橡胶: 施加外力时发生大的形变,外力除去后可以恢复的弹性材料

20. 应变: 材料受到外力作用而所处的条件使其不能产生惯性移动时,它的几何形状和尺寸

将发生变化

21. 附加应力:可以抵抗外力的力

22. 泊松比:拉伸实验中材料横向应变与纵向应变比值的负数

23. 热塑性弹性体:兼有橡胶和塑料两者的特性,在常温下显示高弹,高温下又能塑化成型 24. 力学松弛:聚合物的各种性能表现出对时间的依赖性

25. 蠕变:在一定的温度下和较小恒应力的持续作用下,材料应变随时间的增加而增大的现

26. 应力松驰:在恒定温度和形变保持不变条件下,聚合物内部应力随时间的增加而逐渐衰

减的现象

27. 滞后:聚合物在交变应力作用下形变落后于应力变化的现象

28. 力学损耗或者内耗:单位体积橡胶经过一个拉伸~回缩循环后所消耗的功 29. 储存模量E’:同相位的应力与应变的比值 30. 损耗模量E”:相差90度相位的应力振幅与应变振幅的比值

31. Boltzmann叠加原理:聚合物的力学松弛行为是其整个历史上各松弛过程的线性加和 32. 应变软化:随应变增大,应力不再增加反而有所下降

33. 银纹屈服:聚合物受到张应力作用后,由于应力集中产生分子链局部取向和塑性变形,

在材料表面或内部垂直于应力方向上形成的长100、宽10、厚为1微米左右的微细凹槽或裂纹的现象

34. 裂纹:由于分子链断裂而在材料内部形成的空隙,不具有强度,也不能恢复。 35. 应力银纹——当应力达到临界应力值后在聚合物材料内部引发形成的银纹

36. 环境银纹——在环境和应力的共同作用下,在远低于临界应力值时在聚合物材料内部引

发形成的银纹

37. 剪切屈服:拉伸韧性聚合物材料到达屈服点时,试样在与拉伸方向成450角的方向上出

现剪切滑移变形

38. 脆性断裂:在屈服之前发生,断面平滑,断裂能很小。 39. 韧性断裂:在屈服之后发生,断面粗糙,断裂能很大。 40. 牛顿流体:凡流动行为符合牛顿流动定律的流体

41. 非牛顿流体:凡流动行为不符合牛顿流动定律的流体 ?42. 表观黏度:随切变速率或切应力变化而变化的某一点的切应力与切应变比值 ?/???a43. 熔融指数 MI :指在一定的温度下和规定负荷下(2160g),10min内从规定直径和长度

的标准毛细管内流出的聚合物的熔体的质量

44. 巴拉斯效应:熔体挤出模孔后,挤出物的截面积比模孔的截面积大的现象 填空题:

1. 结构是决定分子运动的内在条件,性能是分子运动的宏观表现

2. 玻璃化转变实质是:链段运动的松弛过程,熔融转变的实质是整链运动的热力学相变 3. 高分子运动特点:分子运动的多样性,多重性,温度,时间依赖性

4. 高分子的热运动:高分子链的整体运动,链段运动,链节、支链、侧基的运动,晶区的

分子运动

5. 整个大分子链称作大尺寸运动单元,链段及链段以下的运动单元称作小尺寸运动单元 6. 时间依赖性原因:整个分子链,链段,链节等运动单元需要克服内摩擦阻力,是不可能

瞬时完成的

7. 温度越高,松弛时间越短

8. WLF半经验方程:

9. 模量越大,刚性越大 10. 粘弹行为的五个区域:

1) 玻璃态区:特点: 聚合物类似玻璃,脆性。分子运动主要限于振动和短程的旋转运

动。

2) 玻璃-橡胶转变区:模量下降与皮革相似。此区域为远程、协同分子运动的开始 3) 橡胶-弹性平台区:特点: 模量在此区域几乎恒定,分子间物理缠结,呈现远程橡胶

弹性。分子量越高,平台越长。

4) 橡胶流动区:聚合物既呈现橡胶弹性,又呈现流动性。试验时间短,物理缠结来不

及松弛,材料仍表现橡胶行为;试验时间增加,温度升高,产生解缠作用,导致整个高分子产生流动。

5) 液体流动区:聚合物容易流动,类似糖浆,热运动能量足以使分子链解缠蠕动,这

种流动是作为链段运动结果的整链运动。

11. Tg测量方法:(1)膨胀计法(2)量热法(3)温度一形变法和热机械法(4)动态力学热分析

(DMTA) (5) 核磁共振法-NMR (6)介电松弛法

12. 液体或固体物质,其体积由两部分组成:一部分占有体积另一部分是自由体积 13. 影响Tg的因素:

内因:分子链的柔顺性,几何立构,分子间的作用力

外因:作用力的方式、大小以及实验速率 (1) 主链柔性:柔性越好,Tg越低

(2) 侧基体积越大,Tg升高(特例:聚甲基丙烯酸酯类) (3) 对称性取代基使极性部分相互抵消,柔性增加,Tg下降 (4) 全同Tg<间同Tg,顺式Tg<反式Tg (5) Tg随分子量增加而升高

(6) 链间相互作用越高,Tg越高 (7) 作用力越高,Tg越高 (8) 冷却速度愈快,Tg愈高

14. 改变Tg的各种手段:增塑,共聚,改变分子量,交联和支化,结晶 15. 增塑剂要求:具有相容性好,挥发性低,无毒

16. 共聚作用在降低熔点更有效,而增塑作用在降低玻璃化温度更有效 17. 结晶性聚合物在Tm冷却到Tg的任何温度都可以结晶

18. 聚合物结晶过程能否进行,必须具备两个条件:1.聚合物的分子结构与分子链对称性和

规整性 2、适宜的温度和充分的时间

19. 影响结晶能力的因素:柔性越差,支化越多,交联越多,分子作用力越大,氢键越少,

分子结晶能力越差

20. 聚合物的结晶过程包含成核(均相和异相)和增长两个阶段 21. 结晶速度的测定方法:1.直接观察,2.DSC 3.膨胀计法

22. 阿费拉米方程Avrami Equation:

23. 结晶速度的影响因素:

1. 温度–最大结晶温度

低温有利晶核的形成,高温有利晶体的生长 2. 压力、溶剂、杂质

压力可以加速结晶,小分子溶剂可以加速结晶,加入杂质可使聚合物熔点降低 3. 分子量

分子量分子量小,结晶速度快

24. 影响Tm的因素:

1.分子间作用力大,?Hm高→Tm越高 2.分子链越刚性,?Sm越小→Tm越高。 3.侧基体积增加,熔点升高

4. 分子链对称性和规整性,有较高的熔点

5.加入稀释剂,如增塑剂或溶剂,也能使熔点降低 6.结晶温度Tc低,熔限宽,熔点低 7.应力和压力高,熔点升高 8.片晶厚度增加,熔点升高

25. 高分子材料力学性能的最大特点:高弹性和粘弹性 26. 高弹性是一种熵弹性,熵越小,回弹越慢 27. 具有橡胶弹性的条件:长链,交联,足够柔性 28. 橡胶高弹性特点:

? 形变量大 ? 形变可恢复

? 弹性模量小且随温度升高而增大 ? 形变有热效应.橡胶拉伸温度升高 29. 橡胶状态方程:

?

?

?

30. 橡胶弹性影响因素:

1. 交联效应(防止永久变形,熵增加) 2. 溶胀效应(模量下降)

31.

32. 蠕变发展与温度的关系:

1. 玻璃化温度以下——链段运动松弛时间很长,ε2很小;材料本体粘度很大,ε3很小;

因此蠕变主要由普弹形变构成,蠕变量很小。

2. 玻璃化温度以上——链段运动的松弛时间变短,导致ε2 较大;材料的本体粘度η3

仍很大,ε3 较小;蠕变主要由ε2构成,夹杂着少量ε3。

3. 聚合物流动温度——松弛时间和本体粘度都很小,但由于ε3 随时间的发展而发展,

导致总形变不断发展——粘性流动。

33. 观察蠕变最适宜的温度范围是在聚合物的Tg温度以上不远处 34. 只有在Tg温度附近几十度的范围内,应力松弛现象才比较明显

35. 在链段能够运动的前提下,链段运动的阻力越大,应变落后于应力就越严重,δ越大 36. 影响滞后的因素:

1. 聚合物的链结构(柔性链聚合物的滞后现象比较严重) 2. 外力作用频率(若外力作用频率ν太高滞后现象比较轻微) 3. 温度(温度太高无滞后现象) 37. 内耗对橡胶使用性能的影响

1)内耗大的材料有利于吸收能量,并将能量转变为热能释放。可以用做减震阻尼材料,用来消声减震。

2)内耗大的材料回弹性很差,不适宜用做车辆轮胎。

38. Maxwell 模型:弹簧和粘壶串联,可以表征线型聚合物的应力松弛行为

Kelvin模型:弹簧和粘壶并联,可以描述交联聚合物的蠕变行为 三参数模型:弹簧和一个Kelvin模型串联,可以完整地表征交联聚合物的各种粘弹性行为 四参数模型:弹簧、粘壶和一个Kelvin模型串联而成,可以比较好地表征线型聚合物的粘

弹性行为

39. 应力—应变曲线分析:

1) 弹性形变:该阶段从开始拉伸到接近屈服点Y,应力与应变成正比,符合胡克定律 2) 强迫高弹形变:当应力到达Y点后材料发生了屈服,试样截面出现细颈如果此时停

止拉伸、去除外力,试样的大形变不能回复