高分子基础概论—第4章课件.ppt
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- 高分子 基础 概论 课件
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1、第四章第四章 高聚物的分子运动与力学状态高聚物的分子运动与力学状态 1微观结构微观结构宏观性能宏观性能?分子运动分子运动2 主要内容:主要内容:1 1 高分子运动的特点高分子运动的特点 2 2 高聚物的力学状态高聚物的力学状态 3 3 高聚物的玻璃化转变高聚物的玻璃化转变34-1 高分子运动的特点高分子运动的特点1 运动单元的多重性运动单元的多重性2 分子运动的分子运动的时间依赖性时间依赖性松弛过程松弛过程3 分子运动的分子运动的温度依赖性温度依赖性松弛时间松弛时间与温度的关系与温度的关系41 1 运动单元的多重性运动单元的多重性u 高分子链的整体运动高分子链的整体运动 以高分子链为一个整体作
2、质量中心的移动,以高分子链为一个整体作质量中心的移动,即分子链间的相对位移。即分子链间的相对位移。u 高分子链中的小运动单元高分子链中的小运动单元键长、键角、侧基、链节、支链等的运动键长、键角、侧基、链节、支链等的运动运动形式:振动、转动、平动等运动形式:振动、转动、平动等u链段运动链段运动 高分子链的构象发生变化,而整链的质量中心高分子链的构象发生变化,而整链的质量中心位置不变位置不变5高分子从一种平衡状态高分子从一种平衡状态与外界条件相适与外界条件相适应的另一种平衡状态应的另一种平衡状态通过分子运动通过分子运动该过程称为松弛过程该过程称为松弛过程2 2 分子运动的时间依赖性分子运动的时间依
3、赖性松弛特性松弛特性67 松弛时间松弛时间 (1)松弛时间松弛时间就是就是x减少到减少到 时所需要的时所需要的时间。时间。01xe(2)是一个表征松弛过程快慢的物理量是一个表征松弛过程快慢的物理量 很小时:很小时:说明松弛过程进行得很快说明松弛过程进行得很快 如:小分子液体的如:小分子液体的 只有只有1010-8-81010-10-10 秒。秒。觉察不到物体以一种平衡态过渡到另一觉察不到物体以一种平衡态过渡到另一平衡态的过程需要一定的时间。平衡态的过程需要一定的时间。8 高聚物的松弛时间取决于高聚物的松弛时间取决于分子运动单分子运动单元的大小元的大小 运动单元越大,运动所需时间越长,运动单元越
4、大,运动所需时间越长,则则 越大;运动单元越小,则越大;运动单元越小,则 越小。越小。所以高聚物的所以高聚物的 严格地讲是一个分严格地讲是一个分布,称为布,称为“松弛时间谱松弛时间谱”高聚物的松弛时间高聚物的松弛时间9103 3 分子运动的温度依赖性分子运动的温度依赖性1 1)活化运动单元活化运动单元2 2)增加分子间的自由空间)增加分子间的自由空间 温度升高,高聚物发生体积膨胀,自由空间温度升高,高聚物发生体积膨胀,自由空间加大。当自由空间增加到某种运动单元所需的加大。当自由空间增加到某种运动单元所需的大小时,这一运动单元便可自由运动。大小时,这一运动单元便可自由运动。温度升高,使松弛时间缩
5、短温度升高,使松弛时间缩短1112RTEe0u Arrhenius Arrhenius 方程 温度非常低时(玻璃态时)温度非常低时(玻璃态时)-侧基,主链局部运动侧基,主链局部运动引起的松弛引起的松弛uWLFWLF 方程 当温度较高时(当温度较高时(TgTgTg+100KTg+100K)-链段运动的松弛过程链段运动的松弛过程)()()ln(21sssTTCTTC松弛时间与温度的关系松弛时间与温度的关系13力学状态力学状态高聚物的力学性能随温度变高聚物的力学性能随温度变化的特征状态化的特征状态 4.2 4.2 高聚物力学状态高聚物力学状态14 1 线形非晶态高聚物:线形非晶态高聚物:两种转变和三
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