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高分子熔体和浓溶液的流变性能研究_省略_量及其分布对其线性粘弹性的依赖性_宋名实 (1)

高分子熔体和浓溶液的流变性能研究_省略_量及其分布对其线性粘弹性的依赖性_宋名实 (1)
高分子熔体和浓溶液的流变性能研究_省略_量及其分布对其线性粘弹性的依赖性_宋名实 (1)

高分子材料的高弹性和粘弹性

第二节高分子材料的高弹性和粘弹性 本章第二、三节介绍高分子材料力学性能。力学性能分强度与形变两大块,强度指材料抵抗破坏的能力,如屈服强度、拉伸或压缩强度、抗冲击强度、弯曲强度等;形变指在平衡外力或外力矩作用下,材料形状或体积发生的变化。对于高分子材料而言,形变可按性质分为弹性形变、粘性形变、粘弹性形变来研究,其中弹性形变中包括普通弹性形变和高弹性形变两部分。 高弹性和粘弹性是高分子材料最具特色的性质。迄今为止,所有材料中只有高分子材料具有高弹性。处于高弹态的橡胶类材料在小外力下就能发生100-1000%的大变形,而且形变可逆,这种宝贵性质使橡胶材料成为国防和民用工业的重要战略物资。高弹性源自于柔性大分子链因单键内旋转引起的构象熵的改变,又称熵弹性。粘弹性是指高分子材料同时既具有弹性固体特性,又具有粘性流体特性,粘弹性结合产生了许多有趣的力学松弛现象,如应力松弛、蠕变、滞后损耗等行为。这些现象反映高分子运动的特点,既是研究材料结构、性能关系的关键问题,又对正确而有效地加工、使用聚合物材料有重要指导意义。 一、高弹形变的特点及理论分析 (一)高弹形变的一般特点 与金属材料、无机非金属材料的形变相比,高分子材料的典型高

弹形变有以下几方面特点。 1、小应力作用下弹性形变很大,如拉应力作用下很容易伸长100%~1000%(对比普通金属弹性体的弹性形变不超过1%);弹性模量低,约10-1~10MPa(对比金属弹性模量,约104~105MPa)。 2、升温时,高弹形变的弹性模量与温度成正比,即温度升高,弹性应力也随之升高,而普通弹性体的弹性模量随温度升高而下降。 3、绝热拉伸(快速拉伸)时,材料会放热而使自身温度升高,金属材料则相反。 4、高弹形变有力学松弛现象,而金属弹性体几乎无松弛现象。 高弹形变的这些特点源自于发生高弹性形变的分子机理与普弹形变的分子机理有本质的不同。 (二)平衡态高弹形变的热力学分析 取原长为l0的轻度交联橡胶试样,恒温条件下施以定力f,缓慢拉伸至l0+ d l 。所谓缓慢拉伸指的是拉伸过程中,橡胶试样始终具有热力学平衡构象,形变为可逆形变,也称平衡态形变。 按照热力学第一定律,拉伸过程中体系内能的变化d U为: dU- = dQ dW (4-13) 式中d Q为体系吸收的热量,对恒温可逆过程,根据热力学第二定律有, dQ= TdS (4-14)

高分子物理考研习的题目整理07聚合物地黏弹性

1 黏弹性现象 1.1 黏弹性与松弛 ①什么是聚合物的力学松弛现象?什么是松弛(弛豫)时间? 聚合物的力学性质随时间变化的现象称为力学松弛现象。在一定的外力和温度下,聚合物受外力场作用的瞬间开始,经过一系列非平衡态(中间状态)而过渡到与外力性质相适应的平衡态(终态)所需要的时间称为松弛时间,这个时间通常不是很短。 ②有什么物理量表示松弛过程的快慢?聚合物为什么具有松弛时间谱? 用松弛时间τ。聚合物是有多重结构单元组成的,其运动是相当复杂的。它的力学松弛过程不止一个松弛时间,而是一个分布很宽的连续的谱,称为松弛时间谱。 ③什么是黏弹性? 聚合物的形变的发展具有时间依赖性,这种性质介于理想弹性体和理想黏性体之间,称为黏弹性。黏弹性是一种力学松弛行为。 ④(1)分别列举两例说明聚合物弹性中伴有黏性(称为黏弹性)和黏性中伴有高弹性(称为弹黏性)的现象。(2)分别说明橡胶弹性中带黏性和聚合物中黏性熔体中带弹性的原因。(3)成型加工中如何降低橡胶的黏性和聚合物熔体的弹性? (1)橡胶的应力松弛和拉伸断裂后有永久变形都是黏弹性。挤出物长大效应和爬杆效应是弹黏性。 (2)橡胶分子链构象改变时需要克服摩擦力,所以带有黏性。聚合物分子链质心的迁移是通过链段的分段运动实现的,链段的运动会带来构象的变化,所以高分子带有弹性。 (3)降低橡胶黏性方法是适度交联。在成型加工中减少成型制品中的弹性成分的办法是:提高熔体温度,降低挤出速率,增加口模长径比,降低相对分子质量,特别是要减少相对分子质量分布中高相对分子质量尾端。 ⑤用松弛原理解释非晶态聚合物的力学三态行为。 聚合物在低温或快速形变时表现为弹性,松弛时间短,形变瞬时达到瞬时恢复,此时处于玻璃态。聚

弹性体材料大全

弹性体材料大全 弹性体分为热固性弹性体和热塑性弹性体(TPE),其中TPE包括苯乙烯类热塑弹性体TPS、烯烃类热塑弹性体TPO、TPV等,常在塑料改性中起到重要的作用。下面为大家整理了弹性体材料大全。 SBS:苯乙烯系热塑性弹性体,是以苯乙烯、丁二烯为单体的三嵌段共聚物,兼有塑料和橡胶的特性,被称为“第三代合成橡胶”。与丁苯橡胶相似,SBS可以和水、弱酸、碱等接触,具有优良的拉伸强度,表面摩擦系数大,低温性能好,电性能优良,加工性能好等特性,成为目前消费量最大的热塑性弹性体。 SIS:苯乙烯一异戊二烯一苯乙烯(SIS)嵌段共聚物是SBS的姊妹产品,是美国Phillips石油公司和Shell化学公司分别于60年代同步开发,并在70年代获得进一步发展的新一代热塑性弹性体。它具有优异的波纹密封性和高温保持力,其独特的微观分相结构决定了它在用做粘合剂时具有独特的优越性,配制成的压敏胶和热熔胶广泛应用于医疗、电绝缘、包装、保护掩蔽、标志、粘接固定等领域,特别是其生产热熔压敏胶(HMPSA),具有不含溶剂、无公害、能耗小、设备简单、粘接范围广的特点,深受用户欢迎,近年来的发展速度很快。 SEBS:SEBS是以聚苯乙烯为末端段,以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌共聚物。SEBS不含不饱和双键,因此具有良好的稳定性和耐老化性。?无需硫化即可使用的弹性体,加工性能与SBS类似,边角料可重复使用,符合环保要求,无毒,符合FDA要求。具有较好的耐温性能,其脆化温度≤-60℃,最高使用温度达到149℃,在氧气气氛下其分解温度大于270℃。 EPDM:三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯和少量的非共轭二烯烃的共聚物,是乙丙橡胶的一种,以EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer)表示,因其主链是由化学稳定的饱和烃组

高分子材料熔体的拉伸粘度测量方法

研究生课程论文(2010-2011学年第二学期) 高分子材料性能测试与表征 研究生:周婷

高分子材料熔体的拉伸粘度测量方法 周婷 (华南理工大学聚合物成型加工工程教育部重点实验室聚合物新型成型装备国家工程研究中心,广东广 州510640) 摘要:材料的拉伸流变性能对加工工艺过程和制品的最终性能都会产生重要影响。为此,本文介绍了近年来应用较广的几种聚合物流体拉伸流变测量技术:拉伸蠕变技术,Meissner拉伸流变技术(RME)、改进旋转流变技术(MRR)、纤维撕扯流变技术(FSR)、Sentmanat拉伸流变技术(SER),虚拟仪器技术。分析和总结了它们的结构原理、发展趋势和应用中存在的问题。 关键词:高分子材料;拉伸粘度;拉伸流变测量 The measuring method of melt’s extensional viscosity for polymer fluid Zhou Ting (The Key Laboratory of Polymer Processing Engineering of Ministry of Education, National Engineering Research Center of Novel Equipment for Polymer Processing, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China) Abstract:The extensional rheology property of polymer play an important role in the processing technological process and the ultimate performance. So, several measuring techniques of extensional rheological parameters for polymer fluids that are mostly used in recent years, which include Tensile creep technology, Meissner-type rheometer(RME), modified rotational rheometer(MRR), filament stretching rheometer(FSR), Sentmanat extensional rheometer (SER), and virtual instrument technology are introduced. Their structure principles, development trends and problems within applications are analyzed and summarized. Keywords: polymer fluid; extensional viscosity; extensional rheology measurements 近年来,聚合物流体拉伸流变测量技术渐渐成为聚合物加工领域研究的焦点。这是因为在纺丝、发泡、吹膜、吹塑、注塑及挤出等许多聚合物加工过程中,拉伸流体的拉伸粘度、应变硬化、弹性及稳定性等因素都会对产品的最终性能产生重要影响[1-5]。 相对于剪切流变参数而言,测量拉伸流变参数难度要大很多,一方面是因为难以得到维持稳定的拉伸流动状态;另一方面,对于很多实际的聚合物加工过程,最重要的参数并非流体的稳态拉伸粘度,而是它的瞬态拉伸粘度。同时,在拉伸流变参数的测量过程中,还常常受到多种因素的干扰,使得测量失去准确性。这些因素包括材料粘度属性、端部效应、温度控制、试样准备以及仪器校正等。 1 拉伸粘度 如果引起聚合物熔体的流动不是剪切应力而是拉伸应力时,则有拉伸粘度[6]: (1)式中为拉伸应变速率,为拉伸应力或真实应力,是以拉伸时真正断面面积计算的。一个流体单元长度由原长l0变至l0+d l0的拉伸流动时,形状发生了不同于剪切流动的变化。 由此可见剪切流动是与拉伸流动有区别的,前者是流体中一个平面在另一个平面的滑动,而后者则是一个平面两个质点问的距离拉长。此外,拉伸粘度还随所拉应力是单向、双

第7章聚合物的粘弹性

第7章聚合物的粘弹性7.1基本概念 弹:外力→形变→应力→储存能量→外力撤除→能量释放→形变恢复 粘:外力→形变→应力→应力松驰→能量耗散→外力撤除→形变不可恢复 理想弹性: 服从虎克定律 σ=E·ε 应力与应变成正比,即应力只取决于应变。 理想粘性:服从牛顿流体定律 应力与应变速率成正比,即应力只取决于应变速率。 总结:理想弹性体理想粘性体 虎克固体牛顿流体

能量储存能量耗散 形状记忆形状耗散 E=E(σ.ε.T) E=E(σ.ε.T.t) 聚合物是典型的粘弹体,同时具有粘性和弹性。 E=E(σ.ε.T.t) 但是高分子固体的力学行为不服从虎克定律。当受力时,形变会随时间逐渐发展,因此弹性模量有时间依赖性,而除去外力后,形变是逐渐回复,而且往往残留永久变形(γ∞),说明在弹性变形中有粘流形变发生。 高分子材料(包括高分子固体,熔体及浓溶液)的力学行为在通常情况下总是或多或少表现为弹性与粘性相结合的特性,而且弹性与粘性的贡献随外力作用的时间而异,这种特性称之为粘弹性。粘弹性的本质是由于聚合物分子运动具有松弛特性。 7.2聚合物的静态力学松弛现象 聚合物的力学性质随时间的变化统称为力学松弛。高分子材料在固定应力或应变作用下观察到的力学松弛现象称为静态力学松弛,最基本的有蠕变和应力松弛。 (一)蠕变 在一定温度、一定应力的作用下,聚合物的形变随时间的变化称为蠕变。

理想弹性体:σ=E·ε。 应力恒定,故应变恒定,如图7-1。 理想粘性体,如图7-2, 应力恒定,故应变速率为常数,应变以恒定速率增加。 图7-3 聚合物随时间变化图聚合物:粘弹体,形变分为三个部分; ①理想弹性,即瞬时响应:则键长、键角提供; ②推迟弹性形变,即滞弹部分:链段运动 ③粘性流动:整链滑移

聚烯烃热塑性弹性体

聚烯烃热塑性弹性体 热塑性弹性体(thermoplastic elastomers-TPE)是一类在常温下具有橡胶性能,而在高温下又可塑化成型的高分子材料,兼具两者特点。聚烯烃类热塑性弹性体(olefinic thermoplastic elastomers-TPO)主要是由合成橡胶和聚烯烃两组分构成,橡胶组分通常为二元乙丙橡胶 (EPM)、三元乙丙橡胶(EPDM)或丁腈橡胶,塑料组分通常为PP、PE、EVA等,目前以EPDM/PP为主。 热塑性乙丙橡胶的合成 (一)部分结晶型热塑性乙丙橡胶 部分结晶型热塑性乙丙橡胶是特种乙丙橡胶和聚烯烃的共混料,其主要特点在于乙丙橡胶分子链中存在着部分结晶的链段,这种部分结晶链段,由于分子间凝聚力很大,显示出硬段的性质,起到了物理“交联”作用。这种物理“交联”点,在加热时呈现塑性行为,具有流动性,因而可以用热塑性塑料加工工艺进行成型加工;而聚合物中的弹性橡胶链段,借助于物理“交联”作用,表现出类似硫化橡胶的性能。 1.部分结晶型热塑性乙丙橡胶的合成 采用四氯化钛—苯甲酸乙酯-三乙基铝催化体系,或者改性的铝钛载体催化剂,都可以合成部分结晶型特种乙丙橡胶。单体原料及其配比,温度、压力,溶液浓度、催化剂浓度等因素,是影响乙丙橡胶的重要参数。部分结晶型热塑性特种乙丙橡胶的特点,在于共聚物弹性体的结构赋予该共聚物部分结晶的性质。其结晶度一般为10~20%(占共聚物的重量)。 2.部分结晶型乙丙橡胶与聚烯烃的共混与部分结晶型热塑性特种乙丙橡胶共混的聚烯烃树脂,通常为聚乙烯或聚丙烯。在高密度、中密度、低密度聚乙烯中,以低密度(<940kg/m3)效果为好。全同或间同结构聚丙烯中,以全同结构为佳。理想的聚烯烃树脂为聚丙烯,共混比例随用途而异,理想的配比为100份乙丙橡胶混入25~100份聚丙烯。 混炼可以在开炼机、本伯里密炼机、挤出机等设备上实现。根据加工要求和橡胶制品的性能及应用要求,混炼过程中可以加进如防老剂、增塑剂、增粘剂、填充剂等各种添加剂。本伯里密炼机是最有效的混炼设备。要使乙丙橡胶和聚丙烯(或聚乙烯)达到最好的混炼,有几个基本因素。①强棍使物料产生高剪切应力;②避免局部过热;③保证充分的混炼时间,以便分散组分的颗粒能达到理论平衡尺寸。事实上,本伯里密炼机至少可以借助于控制上顶栓压力及胶料停留时间来调整每批混炼胶料的剪切应力和所需的排胶温度。以实现良好混拣。局部过热虽然不会使所加工的材料本身发生降解或发生交联密度的变化,但大大增加了聚丙烯相的流动性,从而引起熔融的聚丙烯和变软的橡胶相界面的技伸强度和耐撕裂性能下降。 (二)部分硫化型热塑性乙丙橡胶 部分硫化型热塑性乙丙橡胶是无定型乙丙橡胶与聚烯烃如聚丙烯、聚乙烯的共混料,其主要特点是控制无定型丙橡胶的硫化程度仅仅达到部分硫化(而不是大部分硫化或完全硫化)的程度。部分硫化所采用的硫化剂,主要是产生自由基的过氧化物或其它交联剂。也可以选用上述交联体系与硫黄硫化体系并用。可以通过测定凝胶含量、交联密度以及结合硫的多少,用以检验乙丙橡胶的硫化程度。实验证明,部分硫化用硫化剂为完全硫化时用硫化剂的1/4~2/3。部分硫化是与混炼过程同时进行的,因此这种硫化作用称作动态硫化,硫化温度为70~200℃,时间为5~10分钟。 部分硫化乙丙橡胶与聚烯烃树脂的共混采用开炼机或本伯里密炼机进行。共混温度应高于热塑性聚烯烃的软化点。参与共混的聚烯烃树脂与部分结晶型热塑性特种乙丙橡胶一样,可以采用各种密度的聚乙烯,也可以采用结晶度高的全同或间同结构的聚丙烯。聚丙烯树脂较聚乙烯更加理想。 二、热塑性乙丙橡胶的结构特征和性能 (一)结构特征 热塑性弹性体高分子链结构的最大特点在于它同时串联或接枝一些化学结构不同的塑料段和橡胶段。热塑性乙丙橡胶之所以呈现热塑性塑料的加工特性和常温下显示橡胶特性的性能,同样是因为在大分子链结构中存在着硬段和软段的结构特征。由特种乙丙橡胶和聚烯烃共混而成的部分结晶型热塑性乙丙橡胶,其物理交联是由该乙丙橡胶中的结晶链段与热塑性聚烯烃界面之间的较强的凝聚作用形成的。而乙丙

高分子材料成型加工课后部分习题参考答案

2.分别区分“通用塑料”和“工程塑料”,“热塑性塑料”和“热固性塑料”,“简单组分高分子材料”和“复杂组分高分子材料”,并请各举2~3例。 答:通用塑料:一般指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。通用塑料有:PE,PP,PVC,PS等; 工程塑料:是指拉伸强度大于50MPa,冲击强度大于6kJ/m2 ,长期耐热温度超过100℃的,刚性好、蠕变小、自 润滑、电绝缘、耐腐蚀等,可代替金属用作结构件的塑料。工程塑料有:PA,PET,PBT,POM等; 工程塑料是指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料,是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料。日本业界将它定义为“可以做为构造用及机械零件用的高性能塑料,耐热性在100℃以上,主要运用在工业上”。 热塑性塑料:加热时变软以至流动,冷却变硬,这种过程是可逆的,可以反复进行。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚砜、聚苯醚,氯化聚醚等都是热塑性塑料。(热塑性塑料中树脂分子链都是线型或带支链的结构,分子链之间无化学键产生,加热时软化流动、冷却变硬的过程是物理变化;) 热固性塑料:第一次加热时可以软化流动,加热到一定温度,产生化学反应一交链固化而变硬,这种变化是不可逆的,此后,再次加热时,已不能再变软流动了。正是借助这种特性进行成型加工,利用第一次加热时的塑化流动,在压力下充满型腔,进而固化成为确定形状和尺寸的制品。这种材料称为热固性塑料。(热固性塑料的树脂固化前是线型或带支链的,固化后分子链之间形成化学键,成为三维的网状结构,不仅不能再熔触,在溶剂中也不能溶解。)酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛、不饱和聚酯、有机硅等塑料,都是热固性塑料。 简单组分高分子材料:主要由高聚物组成(含量很高,可达95%以上),加入少量(或不加入)抗氧剂、润滑剂、着色剂等添加剂。如:PE、PP、PTFE。 复杂组分高分子材料:复杂组分塑料则是由合成树脂与多种起不同作用的配合剂组成,如填充剂、增塑剂、稳定剂等组成。如:PF、SPVC。 用天然或合成的聚合物为原料,经过人工加工制造的纤维状物质。可以分类两类 1)人造纤维:又称再生纤维,以天然聚合物为原料,经过人工加工而改性制得。如:粘胶纤维、醋酸纤维、蛋白质纤维等 2)合成纤维:以石油、天然气等为原料,通过人工合成和纺丝的方法制成。如:涤纶、尼龙、腈纶、丙纶、氨纶、维纶等 3.高分子材料成型加工的定义和实质。 高分子材料成型加工是将聚合物(有时还加入各种添加剂、助剂或改性材料等)转变成实用材料或制品的一种工程技术。 大多数情况下,聚合物加工通常包括两个过程:首先使原材料产生变形或流动,并取得所需要的形状,然后设法保持取得的形状(即硬化),流动-硬化是聚合物工过程的基本程序。 高分子材料加工的本质就是一个定构的过程,也就是使聚合物结构确定,并获得一定性能的过程。 第一章习题与思考题 2.请说出晶态与非晶态聚合物的熔融加工温度围,并讨论两者作为材料的耐热性好坏。 答:晶态聚合物:Tm~Td;非晶态聚合物:Tf~Td。 对于作为塑料使用的高聚物来说,在不结晶或结晶度低时,最高使用温度是Tg,当结晶度达到40%以上时,晶区互相连接,形成贯穿整个材料的连续相,因此在Tg以上仍不会软化,其最高使用温度可提高到结晶熔点。熔点(Tm):是晶态高聚物熔融时的温度。表征晶态高聚物耐热性的好坏。 3.为什么聚合物的结晶温度围是Tg~Tm? 答:T>Tm 分子热运动自由能大于能,难以形成有序结构 T

聚合物的粘弹性

第7章聚合物的粘弹性 7.1基本概念 弹:外力→形变→应力→储存能量→外力撤除→能量释放→形变恢复 粘:外力→形变→应力→应力松驰→能量耗散→外力撤除→形变不可恢复 理想弹性: 服从虎克定律 σ=E·ε 应力与应变成正比,即应力只取决于应变。 理想粘性:服从牛顿流体定律 应力与应变速率成正比,即应力只取决于应变速率。 总结:理想弹性体理想粘性体 虎克固体牛顿流体 能量储存能量耗散 形状记忆形状耗散 E=E(σ.ε.T) E=E(σ.ε.T.t) 聚合物是典型的粘弹体,同时具有粘性和弹性。 E=E(σ.ε.T.t) 但是高分子固体的力学行为不服从虎克定律。当受力时,形变会随时间逐渐发展,因此弹性模量有时间依赖性,而除去外力后,形变是逐渐回复,而且往往残留永久变形(γ∞),说明在弹性变形中有粘流形变发生。 高分子材料(包括高分子固体,熔体及浓溶液)的力学行为在通常情况下总是或多或少表现为弹性与粘性相结合的特性,而且弹性与粘性的贡献随外力作用的时间而异,这种特性称之为粘弹性。粘弹性的本质是由于聚合物分子运动具有松弛特性。 7.2聚合物的静态力学松弛现象 聚合物的力学性质随时间的变化统称为力学松弛。高分子材料在固定应力或应变作用下观察到的力学松弛现象称为静态力学松弛,最基本的有蠕变和应力松弛。 (一)蠕变 在一定温度、一定应力的作用下,聚合物的形变随时间的变化称为蠕变。

理想弹性体:σ=E·ε。 应力恒定,故应变恒定,如图7-1。 理想粘性体,如图7-2, 应力恒定,故应变速率为常数,应变以恒定速率增加。 图7-3 聚合物随时间变化图 聚合物:粘弹体,形变分为三个部分; ①理想弹性,即瞬时响应:则键长、键角提供; ②推迟弹性形变,即滞弹部分:链段运动 ③粘性流动:整链滑移 注:①、②是可逆的,③不可逆。 总的形变: (二)应力松弛 在一定温度、恒定应变的条件下,试样内的应力随时间的延长而逐渐减小的现象称为应力松弛。 理想弹性体:,应力恒定,故应变恒定 聚合物: 由于交联聚合物分子链的质心不能位移,应力只能松弛到平衡值。 应力松弛的原因是由于试样所承受的应力逐渐消耗于克服链段运动的内摩擦力。一般分子间有化学键交联的聚合物,由于不发生粘流形变,应力可以不松弛至零。 蠕变及应力松弛过程有强的温度依赖性,当温度低于Tg时,由于τ很大,蠕变及应力松弛过程很慢,

高分子课后习题答案

第一章 1、请用粘弹性的滞后效应相关理论解释塑料注射成型制品的变形收 缩现象以及热处理的作用。 答: (1)粘弹性滞后效应是指在外作用力下,聚合物分子链由于跟不上外力作用速 度而造成的形变总是落后于外力作用速度的效应。 (2)当注射制件脱模时大分子的形变并非已经停止,在贮存和使用过程中,大 分子重排运动的发展,以致密度增加,体积收缩。 (3)在Tg—Tf温度范围对成型制品进行热处理,可以缩短大分子形变的松弛时间,加速结晶聚合物的结晶速度,使制品的形状能加快的稳定下来。 2、比较塑性形变和粘弹性形变的异同点。 答:同:都是不可逆变形。 异:(1)温度区间不同,塑性形变温度区间为Tg—Tf;粘性形变温度区间为Tf以上。 (2)作用力和时间不同,塑性形变需较大外力和较长时间;粘性形变要 很小的外力和瞬时。 3、什么是聚合物的力学三态,各自的特点是什么?各适用于什么加 工方法? 答:玻璃态、高弹态、粘流态称为聚合物的力学三态。 (1)玻璃态:聚合物模量高,形变小,故不宜进行大形变的成型加工。适用:二次加工 (2)高弹态:产生较大的可逆形变;聚合物粘性大,且具有一定的强度。适用:较大变形的成型工艺。 (3)粘流态:很大的不可逆形变;熔体黏度低。适用:流动性要求较高的成型加工技术。 第二章 1、画出几种典型流体的剪切力-剪切速率流动曲线,并简单说明各自的流变行为特征。

1 答:宾汉流体:与牛顿流体相同,剪切速率~剪切应力的关系也是一条直线,不 同处:它的流动只有当高到一定程度后才开始。 假塑性流体:流体的表观粘度随剪切应力的增加而降低。也即切力变稀现象。 膨胀性流体:流体的表观粘度随剪切应力的增加而增加。也即切力增稠现象。 2、怎么样根据聚合物粘度的温敏特性以及切敏特性选择加工条件? 答:(1)根据聚合物粘度的温敏特性,当聚合物处于粘流温度以上不宽的温 度范围内时,用 Andrade公式:选择尽可能打 的温度作为加工条件。当温度包括从玻璃化温度到熔点这样打的温度范围时,用 W.L.F方程: 计算温度T时的年度选择加工条件。 (2)根据切敏特性,加工过程中,通过调整敏感参数来实现对粘度的有效控制。 对于粘度对剪切速率敏感的一类聚合物,通过调整熔体剪切速率(或剪切力)来 改变熔体粘度。 3、影响聚合物粘度的因素分别有哪些?

聚合物流变学复习题参考答案2

高分子流变学复习题参考答案 一、名词解释: 1、蠕变:在一定温度下,固定应力,观察应变随时间增大的现象。 应力松弛:在温度和形变保持不变的情况下,高聚物内部的应力随时间而逐渐衰减的现象。 或应力松弛:在一定温度下,固定应变,观察应力随时间衰减的现象。 2、时-温等效原理:升高温度和延长时间对分子运动及高聚物的粘弹行为是等效的,可用一个转换因子αT将某一温度下测定的力学数据变成另一温度下的力学数据。 3、熔体破裂:聚合物熔体在高剪切速率时,液体中的扰动难以抑制并易发展成不稳定流动,引起液流破坏的现象。 挤出胀大:对粘弹性聚合物熔体流出管口时,液流直径增大膨胀的现象。 4、.熔融指数:在标准熔融指数仪中,先将聚合物加热到一定温度,使其完全熔融,然后在一定负荷下将它在固定直径、固定长度的毛细管中挤出,以十分钟内挤出的聚合物的质量克数为该聚合物的熔融指数。 5、非牛顿流体:凡不服从牛顿粘性定律的流体。 牛顿流体:服从牛顿粘性定律的流体。 6、假塑性流体:流动很慢时,剪切粘度保持为常数,而随剪切速率或剪切应力的增大,粘度反常地减少——剪切变稀的流体。 胀塑性流体:剪切速率超过某一个临界值后,剪切粘度随剪切速率增大而增大,呈剪切变稠效应,流体表观“体积”略有膨胀的的流体。 7、粘流活化能:在流动过程中,流动单元(即链段)用于克服位垒,由原位置跃迁到附近“空穴”所需的最小能量。 8、极限粘度η∞:假塑性流体在第二牛顿区所对应的粘度(即在切变速率很高时对应的粘度)。 9、拉伸流动:当粘弹性聚合物熔体从任何形式的管道中流出并受外力拉伸时产生的收敛流动。 或拉伸流动:质点速度仅沿流动方向发生变化的流动。 剪切流动:质点速度仅沿着与流动方向垂直的方向发生变化的流动。 10、法向分量:作用力的方向与作用面垂直即称为应力的法向分量。 剪切分量:作用力的方向与作用面平行即称为应力的剪切分量。 11、粘流态:是指高分子材料处于流动温度(T f)和分解温度(T d)之间的一种凝聚态。 12、宾汉流体:在流动前存在一个剪切屈服应力σy。只有当外界施加的应力超过屈服应力才开始流动的流体。 13、稳定流动:流动状态不随时间而变化的流动。 14、零切黏度——剪切速率趋向于零时的熔体黏度,即流动曲线的初始斜率。 15、非牛顿性指数:幂律公式 ? =n s Kγ σ中的n是表征流体偏离牛顿流动的程度的指数,

聚氨酯弹性体介绍

聚氨酯弹性体介绍 一、了解聚氨酯弹性体 浇注刑聚氨酷弹性体〔Pu)是一种新兴的有机高分子材料,聚氨酯产品具有耐磨、弹性好、耐冲击、耐腐蚀的特性,聚氨酚有”耐磨王”之称。在实际应用中,其结构特点使其只有优异的耐磨性,以”耐磨橡胶".着称,‘它与金属材料相比具有重量轻、噪音低、耐损耗、加工费用低及耐腐蚀等优点;与塑料相比具有不发脆、多作为橡胶制品的更新换代产品,。并且还具有耐油,耐酸、碱,耐射线辐射等优异性能。因其卓越的性能而被广泛应用干国民经济众多领域:耐磨性(弹性体中最好),高强度〔是普通橡胶的3-5倍),高伸长率(500%-土1500%),高弹性〔负载支撑容量大,减震效果好),硬度范围宽(邵氏A20扩邵氏D70) ‘耐磨性浇注型聚氨酷乳液Pu弹性体具有杰出的耐磨性能,因此在磨损问题严重的场合有很多重要用途,特别是在采矿,石油,天然气工业。在现场使用和实验测试中,聚氨酯的耐磨性明显超过许多其他材料。“应力/应变性能浇注刑聚氨酯Pu弹性体具有较高的模量,高抗张强度及高拉伸率这些性能使得浇注的聚氨酯零件具有很好的韧性和耐用性。‘压缩性能浇注型聚氨酯弹性体与硬度相当的一般橡胶相比具有高得多的承载能力。这种高承载能力与优异的耐磨性和韧性相结合使得聚氨酯在工业实芯轮胎和工业辊筒等应用方面的优点非常突出。‘撕裂强度拼板胶撕裂强度用于实际评估这些弹性体对割裂发展的抵抗能力在实际用途中尤其是涉及冲击磨损的用途,高防撕破力是重要的,空吸塑胶浇注性聚氨酯PU弹性体在这方面远较传统的橡

胶占优势。“耐油性注性聚氨酯Pu弹性体对许多环境的影响有极佳的抵抗能力。‘它在油类和溶剂中的稳定性比普通的橡胶要好的多。产品应用:产品应用领域涉及轻工、化工、电子、纺织、医疗、建筑、建材、汽车、国防、航天、航空.机械,交通、油田矿山、、印刷机棍筒,实芯轮、体育等领域;如:板材、棒材、缓冲器、衬胶管道、同步齿形带、洁管器、工业脚轮、密封圈、防震片、筛网、胶辊、纺织罗拉片等: 聚氨酯弹体的主要优点 1、性能的可调节范围大。多项物理铸造机械性能指标均可通过对原材料的选择和配方的调整,在一定范围内变化,从而满足用户对制品性能的不同要求二譬如硬度,往往是用户对制品的一个重要指标,聚氨酯弹性体既可制成邵尔A硬度20左右的软质印刷胶辊,又可制成邵尔D硬度70以上的硬质轧钢胶棍,这是一般弹性体材料所难以做到的。聚氨酯弹性体是由许多柔性链段和刚性链段组成的极性高分子材料,随着刚性链段比例的提高和极性基团密度的增加,弹性体原强度和硬度会相应提高。 2、耐磨性能优越。特别是在有水、油等润滑介质存在的工作条件下,其耐磨性往往是普通橡胶材料的几倍到几倍到几十倍,金属材料如钢铁等虽然很坚硬,但并不一定耐磨如黄河灌溉区的大型水泵,其过流部件金属口环和保护圈经过大量泥沙的冲刷,用不了几百小时就严重磨损漏水,而采用聚氨酷弹性体包覆的口环和保护圈则连续运行1800小时仍未磨损’其他如碾米用的剥谷机胶棍、选煤用的振动筛筛板、运动场的竞赛跑道、吊车铲车用的动态油密封圈、电梯轮和旱冰鞋轮等等也都是聚氨酯弹性体的用武地。在此需提到的一点是,要提高中低硬度的聚氨酯弹性体制件的摩擦系数,改善在承载负荷下的耐磨性能,

高分子材料与加工考题知识点

复习课主要内容 1 在工业上获得成功应用的“高分子材料”在概念上要具有哪些方面的特点或要求?(重要)a有一定的力学性能; b兼或同时具有一定的功能特性; c具有一定的可加工性; d市场价值(经济价值); e环保、节能、安全特征(社会价值)。 要求:可满足生产或生活中的某种需要,并能够参与社会经济发展的循环过程。 2为什么聚合物流体通常被认为是软物质或复杂流体?(理解,不需掌握) 软物质:即复杂流体,主要特征是易形变,弱力引起大形变。聚合物流体同软物质都是多层次多尺度,小刺激产生大变化。 3如何理解“流动”?(重要) 流动:运动单元在外场作用下相对运动并损耗能量。 聚合物流体的流动现象:聚合物流体某尺寸水平上的运动单元在外场作用下相互间产生相对运动并损耗能量的现象。 4 为什么高分子材料往往需要在加工成型过程中对其流动性进行必要的调控?甚至有些高分子材料流动性的调控非常困难以至难以规模化工业生产?(了解) 高分子材料通常不具有所需要的流动性,因此需要对其进行调控以实现材料的工业化生产。而高分子材料不具有所需要的流动的原因有: 1时间尺度不匹配:基于聚合物流体在不同空间结构尺度上的相对运动而形成的聚合物流体流动往往超出高分子材料成型加工生产实际所需要的时间尺度要求,太慢或者太快。 2分子链间的相互作用的影响:影响分子链间的相对运动,影响凝聚态结构及超分子结构的稳定性(破坏或重建)及其不同运动单元的相对运动。 3分子链间相互作用形式:分子链间的相互作用是形成高聚物多姿多彩的凝聚状态的内在原因,是指大分子间存在的形式多样的次价键作用力——分子间作用力,它们具有不同的强度、方向性及对距离和角度的依赖性,是材料结构自组织形成并发生演变的基础;包括:Van de Waals力、氢键及分子间配键作用。 5为满足成型和加工的需要,通常如何获得或调控某些特定的高分子材料的流动性?(没记)a、主要调整温度压力等外在工艺技术条件,包括:Van de Waals力、氢键及分子间配键作用; b、主要对分子结构进行化学改性(如纤维素),或将化学结构控制和工艺技术条件控制相结

高分子物理期终试题及答案

高分子物理期终考试试题 姓名___学号_____得分____ 一、选择题(共15分,每小题1分): 1. 下列三类物质中,具有粘弹性的是() 1). 硬塑料;2). 硫化橡胶;3) 聚合物熔体;4)三者都有。 2. 大多数聚合物流体属于() 1). 膨胀型流体(,n>1) 2). 牛顿流体(,n=1) 3). 假塑性流体(,n>1) 4). 宾哈流体() 3. 在注射成型中能最有效改善聚甲醛熔体流动性的方法是() 1). 增大分子量;2) 提高加工温度;3). 提高注射速率 4. 下列方法中,能提高聚合物模量的是() 1). 提高支化程度;2). 提高结晶度;3). 加入增塑剂;4). 与橡胶共混 5. 下列方法中,可以降低熔点的是) 1). 主链上引入芳杂环;2). 降低结晶度;3). 提高分子量;4). 加入增塑剂 6. 下列方法中,不能测定聚合物熔体粘度的是() 1). 毛细管粘度计;2). 旋转粘度计;3). 乌氏粘度计;4). 落球粘度计 7. 下列通用塑料中,使用温度上限为Tm的是 ( ) 1)聚苯乙烯;2)聚甲醛;3)聚氯乙烯;4)有机玻璃 8. 下列高聚物中,使用温度下限为Tg的是( ) 1)聚乙烯;2)聚四氟乙烯;3)聚二甲基硅氧烷;4)环氧塑料 9. 当高分子溶液从凝胶渗透色谱柱中被淋洗出来时,溶液中的分子的分离按 ( ) 1)分子量;2)分子流体力学;3)分子链柔性;4)分子间相互作用能的大小 10.下列高聚物-溶剂对中,在室温下可溶解的是 ( ) 1)聚乙烯-甲苯;2)聚丙烯塑料-四氢萘;3)尼龙-甲酰胺;4)丁腈橡胶-汽油 11.分别将下列高聚物熔体在冰水中淬火,所得固体试样中透明度最高的是 ( ) 1)全同立构聚丙烯;2)聚乙烯;3)聚对苯二甲酸丁二醇酯;4)ABS 12.下列高聚物中,在室温下容易发生屈服冷拉的是 ( ) 1)有机玻璃2)酚醛塑料3)聚乙烯4)天然橡胶 13.将有机玻璃板材用高弹真空成型法成型为飞机座舱盖时,成型温度为( ) 1)Tb-Tg之间,2)Tg-Tf之间3)Tf-Td之间(Tb、Tg、Tf、Td分别为脆化温度、玻璃化转变温度、流动温度和分解温度) 14. 下列高聚物中属无规共聚物的是 ( ) 1)尼龙66;2)聚氨酯热塑弹体;3)丁苯橡胶;4)聚对苯二甲酸乙二醇酯 15. 下列动态力学试验中直接测定储能剪切模量的是( ) 1)超声法;2)单悬臂梁弯曲共振法;3)扭摆法 二、写出下列关系式,并注明公式中各字母代表的意义(10分): 1. 以Tg为参考温度的WLF方程; 2. 高分子特性粘数与分子量之间的关系; 3. 高聚物结晶度与密度的关系; 4. 硫化橡胶平衡溶胀比与交联点间分子量的关系; 5. 牛顿流体通过毛细管的体积流率与管壁处切变速率之间的关系。 三、解释下列名词(任选5小题,10分): 1. 溶度参数; 2. 链段; 3. 极限粘度η∞; 4. 断裂韧性K1C;

高分子材料的高弹性和粘弹性

第二节高分子材料得高弹性与粘弹性 本章第二、三节介绍高分子材料力学性能、力学性能分强度与形变两大块,强度指材料抵抗破坏得能力,如屈服强度、拉伸或压缩强度、抗冲击强度、弯曲强度等;形变指在平衡外力或外力矩作用下,材料形状或体积发生得变化、对于高分子材料而言,形变可按性质分为弹性形变、粘性形变、粘弹性形变来研究,其中弹性形变中包括普通弹性形变与高弹性形变两部分。 高弹性与粘弹性就是高分子材料最具特色得性质。迄今为止,所有材料中只有高分子材料具有高弹性。处于高弹态得橡胶类材料在小外力下就能发生100-1000%得大变形,而且形变可逆,这种宝贵性质使橡胶材料成为国防与民用工业得重要战略物资。高弹性源自于柔性大分子链因单键内旋转引起得构象熵得改变,又称熵弹性。粘弹性就是指高分子材料同时既具有弹性固体特性,又具有粘性流体特性,粘弹性结合产生了许多有趣得力学松弛现象,如应力松弛、蠕变、滞后损耗等行为。这些现象反映高分子运动得特点,既就是研究材料结构、性能关系得关键问题,又对正确而有效地加工、使用聚合物材料有重要指导意义、 一、高弹形变得特点及理论分析 (一)高弹形变得一般特点 与金属材料、无机非金属材料得形变相比,高分子材料得典型高弹形变有以下几方面特点。 1、小应力作用下弹性形变很大,如拉应力作用下很容易伸长

100%~1000%(对比普通金属弹性体得弹性形变不超过1%);弹性模量低,约10—1~10MPa(对比金属弹性模量,约104~105MPa)、2、升温时,高弹形变得弹性模量与温度成正比,即温度升高,弹性应力也随之升高,而普通弹性体得弹性模量随温度升高而下降。 3、绝热拉伸(快速拉伸)时,材料会放热而使自身温度升高,金属材料则相反。 4、高弹形变有力学松弛现象,而金属弹性体几乎无松弛现象。 高弹形变得这些特点源自于发生高弹性形变得分子机理与普弹形变得分子机理有本质得不同。 (二)平衡态高弹形变得热力学分析 取原长为l0得轻度交联橡胶试样,恒温条件下施以定力f,缓慢拉伸至l0+ d l 。所谓缓慢拉伸指得就是拉伸过程中,橡胶试样始终具有热力学平衡构象,形变为可逆形变,也称平衡态形变。 按照热力学第一定律,拉伸过程中体系内能得变化dU为: (4—13) 式中dQ为体系吸收得热量,对恒温可逆过程,根据热力学第二定律有, (4-14) dW为体系对外所做得功,它包括拉伸过程中体积变化得膨胀功P d V 与拉伸变形得伸长功-f d l

(完整word版)高分子复习要点.

第一章 * 1920年代提出“大分子线链型结构”概念这一学说到1932年在法拉第学会上得到公认,1953年获得Nobel Prize, H. Staudinger成为现代高分子理论的创始人和奠基者。 * 1935年合成出聚酰胺66(尼龙66)1938年世界上第一种合成纤维正式诞生,尼龙的发明人Wallace H. Carothers * Ziegler—Natta催化剂,配位聚合乙烯、丙烯,实现乙烯、丙烯工业化生产。1963年诺贝尔化学奖,德国科学家(Karl Ziegler)与意大利科学家(Giulio Natta)分别发明用三乙基铝和三氧化钛组成的金属络合催化剂合成低压聚乙烯与聚丙烯的方法。 * 1974年诺贝尔化学奖,美国高分子物理化学家弗洛里(Paul J. Flory),由于他在高分子科学领域,如聚合反应原理,尤其在高分子物理与结构的研究方面取得巨大成就,高分子科学理论的主要开拓者和奠基人之一。 * 2000年诺贝尔化学奖,研究领域:导电聚合物,日本筑波大学白川英树、美国宾夕法尼亚大学艾伦-G-马克迪尔米德、美国加利福尼亚大学艾伦-J-黑格 * 三大合成高分子材料:塑料、纤维、橡胶 * 塑料是以树脂为主要成分,加入各种添加剂,在一定温度和压力下塑造成一定形状,并在玻璃态下使用的高分子材料。 * 通用塑料(5种就行):聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、环氧树脂(EP)、聚氨酯(PU)、酚醛树脂(PF)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、不饱和聚脂(UP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) * 工程塑料(常用):聚砜(PSU)、聚醚砜(PES)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)通用塑料:PE、PP、PVC、PS及ABS等 通用工程塑料:PA、PC、POM、PPO、PBT等 特种工程塑料:PI、PSF、PPS、PEEK、PTFE等 * 橡胶是一种在使用温度范围内处于高弹态的高分子化合物。其分子链柔性好,在外力作用下可产生较大变形,除去外力后能迅速恢复原状。 * 纤维是指长度比直径大很多倍,并且有一定柔韧性的纤细物质。 * 合成纤维(六大纶):涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶 * 涤纶、腈纶、锦纶和丙纶是四大通用合成纤维 涤纶:的确良、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维,锦纶:尼龙、聚酰胺纤维,腈纶:人造羊毛、聚丙烯腈纤维,丙纶:轻、耐磨、聚丙烯纤维,维纶:成本低、聚乙烯醇缩甲醛纤维,氯纶:保暖弹性好、聚氯乙烯纤维 *胶粘剂是靠界面间作用使各种材料牢固地粘接在一起的物质。 * 涂料是指涂布在物体表面而形成具有保护和装饰作用膜层的材料。 第二章 * 聚乙烯PE——加工前原料可以不必干燥 高密度聚乙烯(HDPE):低温低压法 低密度聚乙烯(LDPE):高温高压法 * 聚丙烯PP——加工前不需干燥——吸水率很低; 聚丙烯的缺陷和改性方法? 缺陷:1、低温脆性大 (-8~8 ℃) 2、耐热氧老化、不易染色 3、热形变温度低 (102 ℃) 4、收缩率大 改性方法:1、聚丙烯合金(与HDPE、乙丙橡胶、PA、热塑性弹性体共混——韧性、耐寒性、耐磨性) 2、填充聚丙烯(CaCO 3、CaSO 4、滑石粉等各种填料)硬度、热形变温度、成型收缩率及线膨胀系数都有所改善 3、增强聚丙烯(玻璃纤维)

弹性体材料大全

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弹性体材料大全 弹性体分为热固性弹性体和热塑性弹性体(TPE),其中TPE包括苯乙烯类热塑弹性体TPS、烯烃类热塑弹性体TPO、TPV等,常在塑料改性中起到重要的作用。下面为大家整理了弹性体材料大全。 SBS:苯乙烯系热塑性弹性体,是以苯乙烯、丁二烯为单体的三嵌段共聚物,兼有塑料和橡胶的特性,被称为“第三代合成橡胶”。与丁苯橡胶相似,SBS可以和水、弱酸、碱等接触,具有优良的拉伸强度,表面摩擦系数大,低温性能好,电性能优良,加工性能好等特性,成为目前消费量最大的热塑性弹性体。 SIS:苯乙烯一异戊二烯一苯乙烯(SIS)嵌段共聚物是SBS的姊妹产品,是美国Phillips 石油公司和Shell化学公司分别于60年代同步开发,并在70年代获得进一步发展的新一代热塑性弹性体。它具有优异的波纹密封性和高温保持力,其独特的微观分相结构决定了它在用做粘合剂时具有独特的优越性,配制成的压敏胶和热熔胶广泛应用于医疗、电绝缘、包装、保护掩蔽、标志、粘接固定等领域,特别是其生产热熔压敏胶(HMPSA),具有不含溶剂、无公害、能耗小、设备简单、粘接范围广的特点,深受用户欢迎,近年来的发展速度很快。 SEBS:SEBS是以聚苯乙烯为末端段,以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌共聚物。SEBS不含不饱和双键,因此具有良好的稳定性和耐老化性。?无需硫化即可使用的弹性体,加工性能与SBS类似,边角料可重复使用,符合环保要求,无毒,符合FDA要求。具有较好的耐温性能,其脆化温度≤-60℃,最高使用温度达到149℃,在氧气气氛下其分解温度大于270℃。 EPDM:三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯和少量的非共轭二烯烃的共聚物,是乙丙橡胶的一种,以EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer)表示,因其主链是由化学稳定的饱和烃

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