高分子材料分析检测技术辽宁石化

辽宁石化职业技术学院高分子材料分析检测技术高分子材料物理状态3中国自主研发的歼20战斗机。采用高科技的全透明一体式座舱，在全球范围内，能生产隐形战机玻璃的国家只有两个，即中国和美国。这种隐形战机玻璃是采用聚甲基丙烯酸甲酯和聚碳酸酯复合而成的，耐高温耐高压防止爆裂。在高温高压下仍然是坚硬的固体，保护飞行员不受外部环境威胁。4按聚集态结构非晶态聚合物结晶态聚合物5（一）线型非晶态高聚物的物理状态A－玻璃态；B－过渡区；C－高弹态；D－过渡区；E－粘流态

Tb－脆化温度；Tg－玻璃化温度；Tf－粘流温度6整个曲线可以分为五个区A区：

施加负荷，相应的形变马上发生，形变值较小。在除去外力后，形变马上消失而立即恢复原状。

只发生键长、键角或基团的运动；

形变可逆，称为普弹性形变。

这时高聚物具有一般固体的共有性质，内部结构类似玻璃，故称为玻璃态。C区：

施加负荷时，马上发生部分形变后，随负荷时间增加，形变缓慢增大，形变值较大，在除去外力后，经过一段时间，形变也可以消除。

主要发生了大分子的链段位移（取向）运动。

形变可逆，称为高弹性形变。

此时材料呈现出类似橡胶的弹性，称为高弹态或橡胶态。除了普弹形变外，还发生高弹性形变7E区：

施加负荷时，高聚物象粘性液体一样，发生分子粘性流动，呈现出随时间不断增大的形变值。负荷除去后，形变不能自动全部消除。

发生了大分子间质量重心相对位移，形变不可逆，称为永久形变（可塑性）

此时，高聚物所处的状态，称为粘流态或塑化态。A、C、E区相应称为玻璃态，高弹态，粘流态，统称为物理力学三态。B区和D区：为过渡区。其性质介于前后两种状态之间。从A区向C区转变的温度，称之为玻璃化温度，用Tg表示。从C区向E区转变的温度，称为粘流温度，用Tf表示。8线型非晶态高聚物的物理力学状态与相对分子质量的大小有关不同相对分子质量的聚苯乙烯的热－机械曲线相对分子质量依次为：1－360；2－440；3－500；4－1140；5－3000；

6－40000；7－12000；8－550000；9－638000高弹态与粘流态之间的过渡区，随平均相对分子质量的增大而变宽9脆化温度：用Tb表示，是指材料在强力作用下，从韧性断裂转为脆性断裂时的温度，脆化温度是不能发生强迫高弹形变的温度上限。特征温度：玻璃化温度：用Tg表示。玻璃化温度是高聚物链段运动开始发生（或被冻结）的温度。粘流温度：用Tf表示。是非晶态高聚物熔化后发生粘性流动的温度，又是非晶态高聚物从高弹态向粘流态的转变温度。热分解温度：用Td表示。热分解温度是高分子材料开始发生交联、降解等化学变化的温度。是高聚物成型加工的最高温度。10线型非晶态高聚物物理力学三态的特性与材料应用的关系如下。物理状态温度范围特性应用玻璃态Tb<T<Tg有一定的机械性能，如刚性、硬度、抗张强度等。弹性模量比其它区大一般作塑料作用。取向较好的高聚物可作纤维使用高弹态Tg<T<Tf其弹性模量比玻璃态小，所以比玻璃态软。一般都可以作弹性体使用。如各种橡胶。粘流态Tf<T<Td这时的高聚物虽有一定的体积，但无固定的形状，属粘性液体。机械强度极差，稍一受力即可变形，因而有可塑性。可作粘合剂、油漆等使用。11小结1、线型非晶态高聚物物理三态的特性2、特征温度玻璃化温度的定义和应用3、特征温度粘流温度的定义和应用12（二）晶态高聚物的物理状态

结晶性高聚物按成型工艺条件的不同可以结晶也可以不结晶，可以处于晶态和非晶态。结晶度较低（＜40％）的聚合物曲线形态与非晶态聚合物非常相似结晶度较高时（＞40％），其温度－形变曲线的表现与其分子量有关晶态高聚物的形变-温度曲线（结晶度＞40%）1－一般相对分子质量；2－相对分子质量很大14一般结晶高聚物只有两态：

在熔点Tm以下处于晶态，这时与非晶态的的玻璃态相似，可以作塑料或纤维使用；在Tm以上时处于粘流态，可以进行成型加工。相对分子质量很大的晶态高聚物：

它在温度到达Tm时进入高弹态，到Tf才进入粘流态。因此，这种高聚物有三种物理力学状态：温度在Tm以下时为玻璃态，温度在Tm与Tf之间时为高弹态，温度在Tf以上时为粘流态。这时可以进行成型加工。

但由于高弹态一般不便成型加工，而且温度高了又容易分解，使成型产品的质量降低，为此，晶态高聚物的相对分子质量不宜太高。15对于结晶性高聚物，由熔融状态下突然冷却，可以生成非晶态结晶性高聚物，这种状态下的高聚物形变-温度曲线如下图中的曲线3聚苯乙烯的形变-温度曲线1-晶态等规PS；2-无规PS；3-晶态等规PS16晶态高聚物的物理力学状态与相对分子质量及温度的关系晶态高聚物的物理力学状态与平均相对分子质量及温度的关系曲线17熔点：是在平衡状态下晶态完全消失的温度，一般用Tm表示。晶态高聚物的熔点

对于晶态高聚物的塑料和纤维来说，Tm是它们的最高使用温度，又是它们的耐热温度，还是这类高聚物成型加工的最低温度。18晶态高聚物的比体积随温度的变化小分子物质结晶的比体积随温度的变化小分子结晶物质与晶态高聚物的熔融过程比较最大的差别是：小分子结晶的熔点无记忆性，与结晶的过程无关；

而晶态高聚物的熔点有记忆性(与结晶的过程有关)19天然橡胶熔融温度与结晶温度关系图低温下结晶，熔化的温度范围宽，熔点低；高温下结晶，熔化的温度窄，熔点高。20熔点是结晶高聚物的最高使用温度，所以熔点