第五章 聚合物分子运动和转变 下载本文

(1)从t1/2-1—T曲线上可看到T对t1/2-1的影响, Tmax=0.85Tm结晶速度最大 (2)通过结晶速度来控制结晶度fw 例:在注射成型中PE和PET等纤维和塑料,为了提高fw,增大制品强度,采用结晶冷却速度宜慢的方法,使链段有足够的时间向晶核扩散和规整堆砌,这样形成这部分就多,而薄w,要增加透明度,就要急冷(淬火) 幻灯片212

5.3.2.2 结晶动力学

(3)成核剂: 在结晶过程中,加入成核剂,在Tg~Tm内,它起着不同的作用(这与溶解性有关,可溶性的起稀释剂的作用,迟缓结晶;不溶性时有的无影响,有的增加结晶),增加晶核的数量,从而大大加快t1/2-1。 幻灯片213

5.3.2.2 结晶动力学

(4)球晶大小的控制 首先,球晶的大小直接影响到高聚物的力学性能,球晶越大,内部缺陷越多,材料的抗张强度、断裂伸长率ε%和模量越小,越容易破坏。 另外,球晶大小对高聚物的透明性也有很大的影响。 非晶polymer是透明的,

结晶polymer中的晶相和非晶相共存,由于两相折光率不同,光线通过时在两相界面上将发生折射和反射,所以呈现乳白色而不透明。球晶或晶粒尺寸越大,透明性越差。但若球晶或晶粒尺寸小到比不可见光波长还要小时,那么对光线不发生折射和反射,材料是透明的. 幻灯片214

5.3.2.2 结晶动力学

球晶的大小取决于t1/2-1,T 和成核剂: t 1/2-1: 结晶速率越快,生成的球晶越小

加入成核剂后,晶核的数目大大增加, t 1/2-1增大,可得小球晶 成核剂: 结晶温度T: 当T T m时,由于此时成核速度慢,单位体积内所生成的晶核数目少,球晶可以长得很大;

当T Tg 时,由于成核速度快单位体积内生成的晶核的数目多,球晶只能长得很小,

所以根据这些方法控制球晶的大小 幻灯片215

5.4.1 熔融过程和熔点

●熔点: 平衡状态下晶体完全消失的温度。

●熔点的使用价值:是晶态高聚物用于塑料和纤维时的最高使用温度,又是它们的耐热温度和成型加工的最低温度。

●小分子结晶与高聚物结晶熔融过程的对比 ▲熔融曲线

边熔化边升温,突变不明显,存在熔限

熔化过程是一级相转变,发生在非常窄的温度之内,有突变

比体积 Tm/K 小分子结晶熔融曲线为纯折线

比体积 Tm/K 高聚物结晶熔融曲线为渐近线

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5.4.1 熔融过程和熔点

熔融过程特点

熔融过程 特 点

小 分 子 结 晶 高 聚 物 结 晶 从晶相转变为液相(折线) 从晶相转变为液相(极慢升温为折线) 热力学函数有突变 熔化的温度范围窄(Tm±0.1℃) 熔点与两相含量无关 熔点高低与结晶过程无关 热力学函数有突变 熔化的温度范围宽(Tm±2℃) 熔点与两相含量有关 熔点高低与结晶过程有关 幻灯片217

5.4.1 熔融过程和熔点

熔限:聚合物熔融有一较宽的温度范围,约10℃左右

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5.4.1 熔融过程和熔点

所谓一级相转变熔化过程中,体系自由能对温度和压力P的一阶导数发生不连续变化,转变温度与保持平衡的两相的相对数量有关,按照热力学的定义,这种转变通过做实验可以证明。

对许多高聚物精心测量,每变化一个温度eg:升 1 ℃ ,维持恒温,直到体积不再变化 (24hr) 后再测比容,结果过程十分接近跃变过程,在终点处出现明确的转折——是热力学的一级相转变。

只有程度的差别而无本质的差别。 幻灯片219

5.4.1 熔融过程和熔点

结晶Polymer边熔融边升温的现象?

结晶polymer的熔融过程是不是热力学一级相转变?