功能高分子材料小結(jié)-wenkub
2022-11-02 11:57:11 本頁面
【正文】 一種非常特殊的材料 ,它的物理力學(xué)性能極其特殊，它尺寸穩(wěn)定 ,在小形變 (剪切 ,形變量 5 %) 時 ,其彈性響應(yīng)符合虎克定律 ,像個固體。 由這樣定義的鏈段之間是自由聯(lián)結(jié)的 ,鏈段的運動是通過單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的 ,甚至高分子的整鏈移動也是通過各鏈段的協(xié)同移動來實現(xiàn)的 。 小 結(jié) 3）內(nèi)旋轉(zhuǎn)不是完全自由的。不受外力作用的孤立分子鏈呈伸直構(gòu)象的幾率極小 ,而呈蜷曲的構(gòu)象的幾率極大 ,使構(gòu)象熵達(dá)極大。這三種構(gòu)象的分子稱為內(nèi)旋轉(zhuǎn)異構(gòu)體。 這樣一個由 1000 個 C — C 單鍵所組成的高分子主鏈就可能有 31000 = 1. 3 10477 個不同的內(nèi)旋轉(zhuǎn)異構(gòu)體。內(nèi)旋轉(zhuǎn)越自由 ,蜷曲的程度越大。 由于鍵角的限制和空間位阻 ,高分子鏈中的單鍵旋轉(zhuǎn)時相互牽制 ,一個鍵轉(zhuǎn)動 ,要帶動附近一段鏈一起運動。 小 結(jié) 2 獨有的熵彈性 1）高分子鏈的柔性在力學(xué)性能上的突出反映就是高聚物獨有的高彈性。 它的熱膨脹系數(shù)和等溫壓縮系數(shù)又與液體有相同的數(shù)量級。最高可達(dá) 1000 % ,而金屬材料的彈性形變一般不超過 1 %。 (4) 在快速拉伸 (絕熱過程 ) 時 ,高彈材料的溫度升高 ,而金屬材料則相反。在牽引力作用下 ,蜷曲的高分子鏈通過主鏈上單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)而改變自己的構(gòu)象 ,分子鏈逐漸伸展開來 ,構(gòu)象熵減小。 小 結(jié) 3 顯著的粘彈性和力學(xué)行為的歷史效應(yīng) 任何物體均具兼有彈性和粘性 ,依外界條件不同 (外載時間和溫度 ) 物體或主要顯示其彈性或主要顯示其粘性。 出現(xiàn)模量范圍涵蓋好幾個數(shù)量級的轉(zhuǎn)變區(qū)域。 從分子運動觀點看 ,由于高分子運動方式復(fù)雜 ,運動單元大小相差很大 ,不同大小的運動單元具有不同的松弛時間。 如果在某個高聚物材料上加以載荷 ,材料發(fā)生形變但達(dá)不到平衡 ,在一定時間后 ,再添加一新載荷 ,那么在這以后的形變將是這兩個載荷共同作用的結(jié)果。 小 結(jié) 4 鏈段的運動和玻璃化轉(zhuǎn)變 玻璃化轉(zhuǎn)變是高分子的鏈段由凍結(jié)到運動或由運動到凍結(jié)的一個轉(zhuǎn)變溫度。在 Tg 高聚物由玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邚棏B(tài)。在物理上就是一個相變 ,由此而引出了原是松弛運動的玻璃化轉(zhuǎn)變被認(rèn)為是熱力學(xué)二級相變的可能。 在合成纖維生產(chǎn)中 ,為了制取高強度的纖維 ,要對纖維牽伸 ,提高它的取向度。首先對聚合物進(jìn)行緩慢的牽伸 ,使整個分子鏈獲得良好 的取向 ,使纖維獲得高強度 ,然后迅速地對纖維進(jìn)行熱處理 ,使得鏈段解取向 ,獲得一定的彈性 ,而整個分子鏈由于運動速度慢，來不及解取向而使纖維保留了高強度。 由極稀溶液中緩慢結(jié)晶的是具有折疊鏈結(jié)構(gòu)的片晶 ,厚度只為 10nm ,大小為幾十 nm 到幾百 nm ,分子鏈就在垂直干晶片的方向平行排列。 小 結(jié) 小 結(jié) 8 單鏈凝聚態(tài) 作為另一個極端 ,一個高分子鏈就能形成凝聚態(tài)。當(dāng)然 ,單鏈存在(無溶劑下 ) 的高分子 ,由于鏈單元間有范德華吸引力 ,分子鏈不是高斯無規(guī)線團(tuán) ,這與通常的以高斯鏈無規(guī)線團(tuán)形態(tài)存在的多鏈非晶凝聚態(tài)是不同的。 高分子溶液的行為與小分子理想溶液的行為相比有很大的偏差 ,尤其是高分子溶液的混合熵比理想溶液的混合熵大得多 ,這些都是高分子溶液的性質(zhì)的特點。 小 結(jié)
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