(2)是否容易结晶和结晶度高的聚合物其熔点就一定是高的?以下几种高聚物哪种容易结晶?哪种熔点高?
(1)具有结晶能力的聚合物有:聚甲醛、乙烯-丙烯交替共聚物(单从结构上来说,这种物质可以结晶,但是通常很难通过链增长反应制备乙烯-丙烯交替共聚物)、间同立构聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙6、聚乙烯。 (2)答案:容易结晶的聚合物其熔点并不一定高。一般来说,链的刚性增加,排列进入晶格的能力下降,结晶能力下降,但是链刚性增加,熔融熵减小,聚合物的熔点增大。所以容易结晶的聚合物熔点并不一定高。
例如,下列几种高聚物中,聚乙烯很容易结晶、聚碳酸酯则不容易结晶,而聚乙烯熔点则远低于聚碳酸酯的熔点。这些高聚物中,熔点的比较(由高到低排序)
聚碳酸酯>尼龙66>聚丙烯>聚乙烯。
23. 将无规立构聚苯乙烯(Tg =100℃,
Tf=180℃)和等规立构聚丙烯(Tg=
-10℃,Tm=176℃)分别注射成型为如下图所示的长条试样(成型中,模具温度均为20℃),试分析两种试样密度、取向度和熔点沿厚度方向的变化。
回答:注射成型聚合物时,聚合物熔体在模腔中的冷却是不均匀的。因此会造成相应的取向、结晶及收缩的不均匀性。
(1)无规立构聚苯乙烯,任何成型条件下都不能结晶。因此注塑过程中,熔体进入模腔产生剪切流动,由于摸壁的摩擦阻力,速度分布是中间的芯层处较大,靠近模壁处的皮层速度小,而剪切速率分布则是中间小,两边大。高分子在模腔壁上受到的剪切力大,沿作用方向取向显著,同时模腔壁上温度低(熔体迅速冷却至20℃,远低于PS的玻璃化转变温度),即该处聚合物分子被迅速冷却固化,所以密度较低,取向被保留下来;相对而言,制品芯层受力较小,同时温度较高,冷却缓慢,分子能够通过布朗运动进行规整排列,密度较高,而取向不明显。因此从芯层到皮层会出现:密度由高到低,取向程度由低到高(从芯层到皮层取向度先增加再减小,即取向度最高的点出现在皮层和芯层的中间某个位置,也是对的)(因是非晶高聚物,也就无熔点,就无熔点的变化)。
(2)等规立构聚丙烯,结晶高聚物,注塑成型时,因此注塑过程中,熔体进入模腔后,模壁处的熔体迅速冷却,分子来不及规整的排列进入晶格,结晶完善程度低,密度低,而芯层熔体冷却速率慢,分子有充分的时间和温度条件排列进入晶格,晶体完善程度大,密度高。所以试样从芯层到皮层会出现:密度由大到小,熔点由大到小(球晶尺寸由大到小)分布。
第六章 高聚物的力学性能
5210Nm7.由聚异丁烯的时-温等效组合曲线可知,在298K时,其应力松弛到
约需10小时,试计算在253K达到同一数值所需的时间。(已知聚异丁烯的玻璃化温度为203K)
答案:根据题中条件,可以使用WLF方程计算
t?T??17.44(T?Tg) lg?t?Tg?51.6?(T?Tg)
Tg=203K,分别将T=298K和T=253K带入WLF方程,得出
t?253? lg t?298???11.3015lg??8.5827t203??t203??
上述两式相减得:
t?298? lg??2.7188t253??
t?298??10hr?t?253??5234hr所以:聚异丁橡胶在253K达到同样的力学松弛需要的时间为:5324h。 (室温等效原理补充题:课件作业)以0.1℃/分的升温速度测得PS的Tg=100 ℃,试问在升温速度改为10 ℃/分时,PS的Tg=?
?17.44(T?Tg)答案: lgaT?51.6?(T?Tg) ?0.1aT?0??0.01?10代入上式解得:
T?106.50C即升温速度为100C/分的Tg?106.50C
已知25oC时聚异戊二烯的应力松弛模量-时间曲线,求测量时间为1小时,-80oC时的应力松弛模量。
答案:这个题要转换思考角度,即在25oC时,测定时间为多少时,测得的模量与-80oC、测量时间为1小时所得到的模量值相同! 已知聚异戊二烯的Tg=-73oC,应用WLF方程和题意
t(?80?C)1?17.44(193?200)log?log??2.74t(Tg)t(Tg)51.6?(193?200)t?Tg??0.01820(hr)假定25oC时,测定时间为t(25oC),继续应用WLF方程
logt(25?C)t(25?C)?17.44(298?200)?log???11.42t(Tg)0.0182051.6?(298?200)t?25?C??1.82?10?13.4(hr)?2?10?13在25oC时,测定时间为1.35×10-13.5时,测得的模量与-80oC、测量时间为1
小时所得到的模量值相同。因此,测量时间为1小时,-80oC时的应力松弛模量可从上图查得约为10N/m。
9、试总结你所学习的高聚物哪些性质与链段运动有关?
答案:与链段运动有关的聚合物性质:溶胀、橡胶弹性、蠕变、应力松弛、熔体弹性、内耗、玻璃化转变温度。
16、为什么高聚物的强度与测试的作用力速度和测试温度有关?
答案:聚合物是一种粘弹性材料,它的破坏过程也就是一种松弛过程,因此外力作用速度与温度对聚合物的强度有显著的影响。如果一种聚合物材料在拉伸实验
10
2
中链段运动的松弛时间与拉伸速度相适应(即链段运动跟的上外力的作用),则材料在断裂前可以发生屈服,出现强迫高弹性。当拉伸速度提高时,链段运动跟不上外力的作用,为使材料屈服,需要更大的外力,即材料的屈服强度提高了;进一步提高拉伸速度,材料终会在更高的应力下发生脆性断裂。
从时-温等效原理上,提高拉伸速度等于降低温度,所以高聚物的强度与测试温度也有类似的关系。
18、试比较HDPE和LDPE的抗张强度和冲击强度的大小。 抗张强度:HDPE>LDPE 冲击强度:HDPE 20.有三种材料的应力-应变曲线如右图所示。 哪种材料的弹性模量最高? 哪种材料的伸长率最大? 哪种材料的韧性最高? 哪种材料的在断裂前没有明显的塑性变形? 判断顺丁橡胶、尼龙6、酚醛塑料分别对应哪种材料的曲线? 答案:材料Ⅰ弹性模量最高 材料Ⅲ伸长率最大 材料Ⅱ韧性最高 材料Ⅰ在断裂前没有明显的塑性变形 顺丁橡胶对应材料Ⅲ;尼龙6对应材料Ⅱ;酚醛塑料对应材料Ⅰ。 第七章 高聚物的电学性质和其他性质 3.比较介电系数?的大小 答案:介电系数从小到大:聚乙烯<聚氯乙烯<聚己二酰己二胺 4.比较介电损耗tg?的大小 答案:介电损耗从小到大:聚丙烯<聚甲醛<聚甲基丙烯酸甲酯 5.在高聚物中加入增塑剂对高聚物的力学损耗及介电损耗有何影响,为什么? 答案:高聚物中加入增塑剂后,高聚物的力学损耗峰(或介电损耗峰)向低温方向移动。增塑剂的加入,是高聚物分子间相互作用力减小,分子间距离增大,因此分子运动变得容易,在较低的温度下表现出明显的力学损耗(介电损耗)。(或者说力学损耗峰对应高聚物的玻璃化转变温度,当增塑剂加入,分子运动变得容 易,使Tg下降,力学损耗峰向低温方向移动。) 7.本体聚合和乳液聚合所得的聚苯乙烯,哪种产品的介电性能好?为什么? 答案:本体聚合得到的聚苯乙烯,产物纯净,杂质少,产品的介电性能好。 12. 塑料加工中有一项技术叫做“高频模塑技术”,其方法是将极性塑料置于模具中并受高频电场的作用,几秒钟内原料就熔化、成型。这种技术基于什么原理?能否用这种技术加工聚乙烯? 您好,欢迎您阅读我的文章,本WOR文档可编辑修改,也可以直接打印。阅读过后,希望您提出保贵的意见或建议。阅读和学习是一种非常好的习惯,坚持下去,让我们共同进步。