第3章 高分子材料的断裂

高分子材料的环境行为与老化机理研究进展.

高分子材料的环境行为与老化机理研究进展 刘景军,李效玉 (北京化工大学材料科学与工程学院,北京100029 摘要:总结了有关高分子材料在环境因素作用下老化研究的历史与现状,阐述了环境场(如光、热和化学介质对高分子老化的影响,提出了材料老化的一些主要机理。在探讨了一些新研究手段的发展和取得的成果的基础上,进而展望了高分子材料老化及防护措施的研究动向和发展趋势。 关键词:高分子;老化;环境因素;机理;进展 高分子学科自上世纪20年代提出高分子结构的大分子观念以来,在短短几十年间已取得惊人的进展,产量如此之大,发展如此之快,其速度也是其它学科难以比拟的。无论是在超高温的工程技术,还是超低温的冷冻技术,也不管是太空的宇航,还是大海的深潜,都离不开高分子材料。假如19世纪是蒸汽机和电的时代,那么20世纪则是原子能和高分子时代。高分子材料的优点在于是可利用的再生资源,而且可实现分子设计,不但可以用于结构材料,而且在功能性材料方面有着广泛的发展前景。然而,高分子材料的老化与防止问题,已成为一个非常重要的问题,其实际老化造成的危害要比人们想象中的严重得多,尤其是在苛刻环境条件下,常导致设备过早失效,材料大量流失,不但使经济上受到很大损失,导致资源的浪费,甚至因材料的失效分解对环境的污染,高分子的老化失效问题已成为限制高分子材料进一步发展和应用的关键问题之一。学者们认为,国际上目前还有许多老化的基本问题需进一步研究:如:在老化试验中,人工加速的寻求;各种防老剂间的协同效应研究;超分子结构和老化的关系;光引发机理和光稳定机理仍需进一步研究;自毁性高分子研究和应用以及废高分子材料的回收利用等[1~15]。国内外有众多的学者从事这方面的工作,取得了一些进展[15~25]。综合相关的文献报道看,目前老化研究主要集中在探讨这些材料老化的规律、机理,以及环境因素对材料老化的影响等方面,取得了一些有价值的结果。这些工作对于发展新的实验技术和测试方法,改善材料的生产技术、研制特种材料、逐步达到按指定性能设计新材料等具有重大的指导作用。

高分子化学 第三章

第三章参考答案 2.下列烯类单体适于何种机理聚合自由基聚合，阳离子聚合或阴离子聚合 并说明理由。 解： ①.氯乙烯，适于自由基聚合。Cl -是吸电子基团，有共轭效应，但均较弱 ②.偏二氯乙烯，适于自由基聚合，但也可进行阴离子聚合。两个Cl -原子的共同作用使其可进行两种聚合。 ③.丙稀腈，适于自由基聚合和阴离子聚合。CN -基是强吸电子基团，并有共轭效应。

④. 2-腈基丙稀腈，适于阴离子聚合。两个CN -基的吸电子基团倾向 过强，只能阴离子聚合。 ⑤. 丙稀，由于烯丙基效应，使其易向单体转移，不能进行自由基聚 合。一般采取配位聚合的方式合成聚合物。 ⑥. 异丁烯，适于阳离子聚合。3CH -是供电子基团，且与双键有超共 轭效应，而且两个3CH -的共同作用，使其可以阳离子聚合。 ⑦. 苯乙烯，适于自由基聚合，阳离子和阴离子聚合。因为共轭体系π 电子容易极化并易流动。 ⑧. 四氟乙烯，适于自由基聚合。F -原子体积小，结构对称。 ⑨. 2-腈基丙烯酸酯，适于阴离子聚合和自由基聚合。CN -基和 COOR -两个吸电子基团使其易于阴离子聚合，同时又具有共轭效应， 可进行自由基聚合。 ⑩. 异戊二烯，适于自由基聚合，阳离子和阴离子聚合。因为共轭体 系π电子容易极化并易流动。 3. 判断下列烯类能否进行自由基聚合，并说明理由。 解： ①. CH 2=C(C 6H 5)2 偏二苯乙烯，不能。因为二苯基的空间位阻过大，只能 形成二聚体。

②. ClHC=CHCl 1,2-二氯乙烯，不能。因为单体结构对称，1,2-二取代又 具有较大的空间位阻。 ③. CH 2=C(CH 3)C 2H 5 2-甲基丁烯，不能。由于双键上的电荷密度过大， 不利于自由基的进攻，且易转移生成稳定的烯丙基自由基。 ④. CH 3CH=CHCH 3 2-丁烯，不能。因为单体结构对称，空间位阻较大， 且易生成烯丙基自由基。 ⑤. CH 2=CHOCOCH 3 丙烯酸甲酯，能。酯基有弱的吸电子效应及共轭效 应。 ⑥. CH 2=C(CH 3)COOCH 3 甲基丙烯酸甲酯，能。1,1-二取代空间位阻小， 且酯基有共轭效应。 ⑦. CH 3CH==CHCOOCH 3 2-丁烯酸甲酯，不能。由于 1,2-二取代具有较 大的空间位阻。 ⑧. CF 2=CFCl 三氟氯乙烯，能。由于氟的原子半径小，位阻效应可以忽略。 5. 是否所有的自由基都可以用来引发烯类单体聚合试举活性不等自由基3～4例，说明应用结果。（） 不是。过于活波和过于稳定的自由基都不能引发烯类单体聚合。只有活性适中的自由基才能引发单体聚合。例如：??3 CH H 和过于活波，易引起爆聚，很少在自由基聚合中应用；??256 RCH H C 和自由基都可以用来引发烯类单体聚合；而()?C H C 356有三个苯环与P 独电子共轭，非常稳定，无引发能力，而成为阻聚剂。

高分子第三章习题.

第三章自由基聚合 2、60℃过氧化二碳酸二乙基己酯在某溶剂中分解，用碘量法测定不同时间的残留引发剂浓度，数据如下，计算分解速率速率常数和半衰期。 解：引发剂分解属于一级反应，故－d[I]/dt=kd[I] 积分得ln[I]/[I]0=-kdt,以ln[I]/[I]0对t作图，所得直线的斜率为-kd。 3、在甲苯中不同浓度下测定偶氮二异丁腈的分解速率常数，数据如下，求分解活化能。再求40℃和80℃下的半衰期，判断在这两温度下聚合是否有效。 解：引发剂分解速率常数与温度的关系遵守Arrhenius 经验式： kd=Ade-Ed/RT ln kd=lnAd－Ed/RT 在不同温度下，测定一引发剂的分解速率常数，作ln kd—1/T图，呈一直线。由截距可求得指前因子Ad，而根据斜率可求出分解活化能Ed。

ln kd=34.175－15191/T 斜率K=-Ed/R 则 Ed=-K×R = -(-15191)×8.314 =126298J lnAd=34.175 当T=313K时， kd=5.8×10-7s-1 t1/2=0.693/kd=1.2×106s =331h 当T=353K时 t1/2=1.35h 4、引发剂半衰期与温度的关系式中的常数A、B与指前因子、活化能有什么关系？文献经常报道半衰期为1h和10h的温度，这有什么方便之处？过氧化二碳酸二异丙酯半衰期为1h和10h的温度分别为61℃和45℃，试求A、B值和56℃的半衰期。

列方程组容易解此题 5.过氧化二乙基的一级分解速率常数为1.0×1014exp（-14 6.5kJ/RT），在什么温度范围使用才有效？ 解：引发剂的半衰期在1-10h内使用时，引发剂较为有效 由于kd=ln2/t1/2,根据题意kd= 1.0×1014exp（-146.5kJ/RT）， 6、苯乙烯溶液浓度为0.20mol·L-1,过氧类引发剂浓度为4.0×10-3 mol·L-1,在60℃下聚合,如引发剂半衰期为44h,引发剂效率f=0.80,kp=145L·mol-1·s-1,kt=7.0×107L·mol-1·s-1,欲达到50%转化率,需多长时间? 解：不考虑[I]变化时，引发剂的半衰期为t1/2=44h，则 用引发剂引发时，聚合速率方程为：积分得：（绿色的）

新型药用高分子材料的研究现状

新型药用高分子材料的研究现状 首先，我们先来了解一下什么是高分子材料。 高分子材料：macromolecular material，以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。 了解过了高分子材料，我们再来了解下什么是药用高分子材料。 药用高分子材料（polymers for pharmaceuticals）具有生物相容性、经过安全评价且应用于药物制剂的一类高分子辅料。 近年来，随着纳米技术与材料科学的发展，涌现出大量纳米级微粒负载药物的新型制剂，极大地推进了新型药用高分子的研究与发展。在制药领域中，高分子材料的应用具有久远的历史。药用高分子的发展，不仅改变了传统的用药方式，开辟了药物制剂学的新领域，丰富了药物的类型，而且对制剂学与药理学的发展提出了大量的新问题。上世纪六十年代开始,大量新型高分子材料进入药剂领域,推动了药物缓控释剂型的发展。这些高分子材料以不同方式组合到制剂中,起到控制药物的释放速率，释放时间以及释放部位的作用。 那么，它的作用原理又是什么呢？ 药用高分子材料是一种药物缓释技术，就是通过医用高分子材料包覆在药物表面，当然药物不是成块状的，而是很小的。有高分子材料的保护，药物在短时间内不会被身体吸收，而是随血液流动到特定区域，当到达之后药物表面的高分子材料已经溶解到血液中，最终随体液排出。而药物能够有针对性的治疗病患处。 那么，目前的药用高分子材料有哪些呢？ 首先，是淀粉及其衍生物 其中包括：淀粉、糊精、预胶化淀粉和羧甲基淀粉钠等 然后是纤维素及其衍生物和纤维素醚的酯类 已列入一些国家法定典籍中的要用纤维素有粉状纤维素和微晶纤维素两种。 纤维素衍生物有：纤维素酯类、甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素和低取代羟丙基纤维素、羟丙甲纤维素。 纤维素醚的酯类有：羟丙甲纤维素酞酸酯、醋酸羟丙甲纤维素琥珀酸酯。 最后是一些其他的天然药用高分子材料。 其中包括：阿拉伯胶、明胶、瓜尔豆胶、壳多糖和脱乙酰壳多糖、西黄蓍胶、黄原胶、透明质酸、琼脂、海藻酸钠、白蛋和聚麦芽三糖。 而药用高分子对材料又有哪些基本要求呢？ 第一，要有利于成品的加工； 第二，要有利于提高生物利用度或病人的适应性； 第三，要有助于从外观鉴别药物制剂； 第四，要有助于增强制剂在贮存或应用时的安全性和有效性。 目前，药用高分子材料在药物制剂中主要作为辅料应用，是药物制剂不可缺

高分子材料断口研究

聚合物材料的断裂机理及其影响因素的研究 （高材11201：王小飞；指导老师：高林教授） 在结构材料的研发设计设计过程中“材料的失效”是我们的考虑重点。在较大外力的持续作用或强大外力的短期作用下，材料将会发生大变形直至宏观断裂。那么，高分子材料的断裂机理是什么，哪些因素会影响材料的断裂？本文就这些问题进行研究，并关注最新的材料断裂机理研究进展。 关键词：高分子材料、断裂机理、脆/韧性断裂、断裂影响因素 聚合物材料的塑性变形由深层的分子结构所致。聚合物基本上由长的碳链组成，从1000到100000个原子，在原子间有极强的连接。链之间的连接较弱。但是，链间的强度取决于分子的复杂性，它受到交叉联接以及代替碳原子或与之联接的特殊分子的影响。大量的实验表明，材料在断裂的过程中，空穴的扩展与塑性应变的相互影响会使断裂过程变得复杂。 脆/韧性断裂 通常，高分子材料的断裂分为脆性断裂和韧性断裂。脆性在本质上总是与材料的弹性响应相关联。断裂前式样的形变是均匀的，致使试样断裂的缝隙迅速贯穿垂直于应力方向的平面。断裂试样不显示有明显的推迟形变，断裂面光滑，相应的应力—应变关系是线形的或者微微有些非线性，断裂应变值低于5%，且所需能量也不大。而韧性断裂通常有较大的形变，这个形变在沿试样长度方向可以是不均匀的，如果发生断裂，试样断裂粗糙，常常显示有外延的形变，其应力—应变关系是非线性的，消耗的断裂能很大。一般脆性断裂是由所加应力的张应力分量引起的，韧性断裂是由切应力分量引起的。 聚合物材料断裂机理 在简单的聚合物晶粒中不能像金属晶粒中发生的那样因滑移而引起塑性变形。代之以此的是会使未折叠的或未纠缠的长链的取向产生变化，继续变形会使晶粒重新取向。断裂发生的机理有两种：i沿着链（—C—C—）的强力的连接而断裂；ii使分子团相互分离。后者涉及到打断分子间的比较弱的二次联接，也是更容易发生的。 由于形成长的分子团出现的变形会导致形成细的线，称为微丝，这是断裂的最后部分，在微丝断裂前，他们是高度地弹性伸长，并且在断裂瞬间又显著地弹回来，但其末端形成卷曲。 如果温度不是太低，则从宏观上说晶体聚合物趋向于韧性并在断裂前表现出显著的塑性形变。裂纹可以采取不同的途径穿越球粒形貌。可以在球粒之间（晶间）断裂，也可以是穿过球粒的（穿晶断裂）。一般，由于大量的塑性变形，难以从断口表面形貌鉴别出球粒。分子经历了大量的重新排列与伸长，并能由局部

生物医用高分子材料研究进展及趋势

生物医用高分子材料研究进展及趋势

J I A N G S U U N I V E R S I T Y 医用材料学课程学习总结及结课论文生物医用高分子材料的研究及发展趋势

学院名称：材料科学与工程 专业班级：金属1302 学生姓名：钱振 指导教师姓名：王宝志 2016年 10 月 生物医用高分子材料的研究及发展趋势 钱振 学号：63 班级：金属1302 材料科学与工程学院 摘要：随着我国经济发展水平的不断提高，分子材料在各领域得到了显著应用，在医用领域应用更多，本文综述了生物医用高分子材料的分类、特点及基本条件，概述了医用高分子材料的研究现状及其用途，并浅谈了医用高分子材料的发展及展望。通过介绍医用高分子材料在人工脏器、药剂及医疗器械方面的应用，以及我国近年来的研究情况和存在的问题,形成对生物医用功能高分子的认识和其重要性的认识。 关键词：生物材料，生物医用高分子材料，现状，应用，展望 1.引言 生物医用材料是生物医学科学中的最新分支学科，它是生物学、医学、化学、 物理学和材料学交叉形成的边缘学科，是用于人工组织或器官制备、高性能医疗

器械的研制、药物新剂型的开发和和仿生效应研究的基础[1] 。 生物医用材料，简称生物材料(BiomaterialS)，是一类具有特殊性能或功能，用于与生物组织接触以形成功能的无生命的材料]2[。主要包括生物医用高分子材料、生物医用陶瓷材料、生物医用金属材料和生物医用复合材料等。研究领域涉及材料学、化学、医学、生命科学]3[，生物医用高分子材料是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科。目前医用高分子材料的应用已遍及整个医学领域(如:人工器官、外科修复、理疗康复、诊断治疗、心血管、骨修复、神经传递、皮肤、器官、药物控释等）。 2.研究现状 生物医用高分子材料是一类可对有机体组织进行修复、替代与再生，具有特殊功能作用的高分子材料。在功能高分子材料领域，生物医用高分子材料取得了长足的进展，目前已成为发展最快的一个重要分支。随着医用高分子产业的发展，出现了大量的医用新材料和人工装置，如人工心脏瓣膜、人工血管、人工肾用透析膜、心脏起博器及骨生长诱导剂等。近10年来，由于生物医学工程、材料科学和生物技术的发展，医用高分子材料及其制品正以其特有的生物相容性、无毒性等优异性能而获得越来越多的医学临床应用。 生物医用高分子材料是生物材料的重要组成部分，它发展最早、应用最广泛、用量最大、品种繁多，主要包括：塑料、橡胶、纤维、粘合剂等。随着医学的发展，这些材料在医学领域得到广泛的应用。如:膨体聚四氟乙烯人造血管、聚矾中空纤维人工肾、硅橡胶医用导管、介入栓塞材料、介入诊疗导管以及护理方面使用的一次性医疗用品等，都是由高分子材料制成的。这些产品在临床诊断、治疗、护理等方面起着越来越重要的作用。正是由于高分子材料在医学上的独特作用，因而在高分子化学上出现了一个新的分支—医用高分子(Medical highpolymers)。它是把高分子化学的理论、研究方法、临床医学的需要结合起来，用于研究生物体的结构、生物体器官的功能及医用材料的应用等的一门年轻而边缘性的学科]4[。

第三章 高分子溶液(2).

π 渗透压的产生是由于溶液的蒸汽压的降低 由于： 故：

溶剂可从良溶剂转变为劣溶剂，或从劣溶剂转变为良溶剂，从而导致高分子在溶剂中的溶解能力的变化。 G ?<聚合物与溶剂在任意比例下完全互溶?'?'' a ? b ?下变化时可能发生相分离，称为亚稳态。 ?'?'' a ? b ?当： 相分离的临界条件即为： 211C ?= +21C ?= 当 有： 1x 111 C χ=+熵的贡献

14 二、相分离的动力学 1、旋节线机理 体系的总组成位于两拐点之间，相分离按照旋节线机理进行。相分离自发缓慢进行，两相组成随时间逐渐变化，接近平衡组成。 分散相微区有一定的连接 最终形成双连续结构 相畴（即微区）尺寸的增长： 扩散 液体流动16 2、成核与生长机理 体系的总组成位于极小值和拐点之间，相分离按成核和生长机理进行。相分离必须克服热力学位垒，形成两分散相的核，然后不断生长。 分散相一般不会相互连接。 所需的界面能有关，即依赖于界面张力系数和核的表面积。 形态结构为：珠滴/基体型（海岛结构） 18 ★处于均相的共混物，当因温度的改变而进入旋节线和双节线之间的区域时，体系在热力学上处于亚稳态，不会进行相分离，但“相核”一旦形成，相分离便按成核和生长机理进行。★当体系随温度变化进入旋节线内的区域时，体系在热力学上是不稳定的，会自动产生相分离，相分离按照旋节线机理进行。

20含结晶性聚合物共混物的相分离过程（了解） Phase diagram of Polycaproloactone/Polystyrene (PCL/PS, 聚己内酯/聚苯乙烯) blends A ：旋节相分离和结晶同时进行 B ：双节线相分离和结晶同时进行 C ：结晶诱导相分离 D ：相分离诱导结晶 E ：共混物淬冷到玻璃态，随后加 热过程中发生旋节相分离，同时诱导聚合物结晶。 凝胶和冻胶高分子溶液失去流动性

高分子材料老化类型

本文摘自再生资源回收-变宝网（https://www.360docs.net/doc/6015408180.html,） 高分子材料老化类型 塑料的老化主要是环境降解，其降解主要有热老化、大气老化、机械降解、化学降解、应力开裂、离子化辐射、磨蚀和腐蚀、生物降解。同一种塑料在加工和使用过程中会同时受到几个因素的影响，即有几种老化过程同时发生，一般说来几种老化过程的结合往往使材料损坏更加严重。但实际过程中单一的老化过程是很少的，往往是几种过程的结合。 其实树脂合成出来后，从加工到使用等一系列过程中都会发生老化。 原始树脂首先遇到的环境老化是在塑料加工厂，塑料粒子在热、微量湿度和氧的作用下进行挤出、注射模压及其它加工过程，有热老化和力老化；产品中存留残余应力，使老化更加容易；塑料容器或制品离开加工厂，在运输和贮存过程中要受阳光的照射，大气降解、辐射降解会发生;最后制品的使用过程中，例如包装有机溶剂或洗涤剂溶液会产生环境应力，会发生化学降解、环境应力开裂等老化。当塑料制品到达废品收集箱，并进入循环回收过程，塑料亦要经历一系列老化过程，非常复杂。塑料的老化程度限制着制品的再生利用性。 严重老化的塑料只能进行四级循环。以下分别介绍几种常见的高分子材料老化过程。 1、热老化过程 热老化在高分子材料加工和使用过程中都会遇到。热老化通常分为三个过程:热降解、热氧化降解和水解。热降解过程也有自由基产生、增长和结合过程。自由基的反应过程伴随着无规链剪断、交联和解聚过程。交联是热降解中出现的一个明显过程，可以在聚合物结构中引入微凝胶。如PE、PVC、PC在150~200℃以上会发生交联。

高分子链在热的作用下会发生链剪断过程，剪断地点往往在分子链的薄弱点上或反应点上。若反应点在链的末端，则发生解聚反应，形成单体产物，如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲醋降解会分别产生大量的单体苯乙烯(st)、甲基丙烯酸甲醋(MMA）；若反应点在分子链的任何处发生，会发生无规链剪断，通常不形成单体或形成的单体非常少。 热氧化降解与热降解类似，主要在降解过程中有氧的存在。氧的存在往往影响降解过程，降解产物往往是氧化物，如醇、醛、酸等物质。高分子在氧存在下会发生氧化反应，同时容易产生自由基，然后进行自由基的增长和终止反应，最重要的特点是在此过程中，有含氧自由基的参与。湿气的作用会使聚合物发生水解，加速老化，尤其对缩聚形成的高分子如PET、聚酰胺、聚碳酸酯等。水可以自然地吸附于树脂表面，在加工前如不进行适当的干燥处理，在加工过程中易发生水解反应而使树脂的分子量降低，甚至降低材料的性能，不能满足使用要求。 2、一些聚合物的热老化 ①聚烯烃 聚乙烯在无氧状态下在200~290℃会发生交联和链剪断反应，但是温度高时，以剪断为主。交联反应与叔碳原子有关，叔碳原子多少决定着交联反应发生的难易程度。低密度聚乙烯比高密度聚乙烯易发生交联反应，这与分子链上氢原子被抽提的难易程度有关。支化PE的支化程度高，其分解速率高。在氧存在下，支化聚烯烃也比线型聚烯烃 更易氧化。聚烯烃氧化后性能显著降低，1gLDPE树脂与5X10-7g氧反应后的性能变化如下表所示。 聚烯烃降解程度不仅依赖于聚合物的化学结构，还依赖于聚合物的结晶结构。结晶聚合物比非结晶聚合物的热氧化困难，原因是氧在非晶区的扩散比在结晶区的扩散更快。大家知道，HDPE的结晶度比LDPE高，在相同条件下比较它们的热氧化性，发现LDPE 对氧的摄取比HDPE}决，HDPE的降解要慢于LDPE。当温度提高时，随结晶结构的破坏，聚合物的氧化降解更加容易。

高分子材料发展现状及应用趋势探讨

高分子材料发展现状及应用趋势探讨 目录 1引言 (2) 2高分子材料概念 (2) 2.1 高分子材料按来源分类 (2) 2.2高分子材料按应用分类 (2) 3高分子材料发展现状 (3) 3. 1军工业领域现状 (3) 3. 2建筑领域应用现状 (4) 3. 3民用行业应用现状 (4) 4高分子材料的应用趋势 (4) 4. 1热响应型 (4) 4. 2电磁响应型 (4) 4. 3水溶性高分子材料 (5) 4. 4绿色发展 (5) 5 高分子材料发展面临的挑战与制约 (5) 5.1低端过剩高端缺乏 (6) 5.2关键技术和核心技术制约还很突出 (6) 5.3塑料垃圾污染 (6) 6 高分子材料未来可持续发展的思考 (7) 6.1创新是可持续发展的关键 (7) 6.2绿色发展是可持续发展的根本之策 (7) 6.3对标国际一流技术 (8) 7结语 (9)

1引言 高分子材料是材料科学研究领域的重要组成部分，对社会发展有着重要影响，适应人类材料利用的发展方向。科学技术的发展为高分子材料的进步提供了助力。如今社会建设中对材料的运用方而有着新的发展要求，对高分子材料进行深入研究，能够适应社会发展的需要。 2高分子材料概念 2.1 高分子材料按来源分类 高分子材料具有聚合性能，高分子化合物为其主要组成部分，借助多种助剂比如添加剂等发挥作用。高分子材料了主要分为大然及人工合成两种类型。大然性高分子材料大多从自然界中的动植物资源中进行有效获得，比如橡胶等材料。而人工合成高分子材料主要通过合成方法来制作材料，其中包括塑料、橡胶、合成纤维等类型，比如人们日常生活中的塑料瓶等。两种类型的高分子材料相比，人工合成类型的具有较多优点，比如耐腐蚀性较好、绝缘性能佳等，高分子材料在社会中的多个领域有着广泛运用。高分子材料逐渐朝着智能化、科学化的方向快速发展。 2.2高分子材料按应用分类 高分子材料按特性分为橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等。 ①橡胶是一类线型柔性高分子聚合物。其分子链间次价力小，分子链柔性好，在外力作用下可产生较大形变，除去外力后能迅速恢复原状。有天然橡胶和合成橡胶两种。②纤维分为天然纤维和化学纤维。前者指蚕丝、棉、麻、毛等。后者是以天然高分子或合成高分子为原料，经过纺丝和后处理制得。纤维的次价力大、

高分子材料老化研究

高分子材料老化研究 前言 高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶黏剂和涂料等。而塑料、合成橡胶、合成纤维被称为三大合成高分子材料，被应用于广泛的领域。然而高分子材料在加工、贮存和使用过程中，由于内外因素的综合影响，逐步发生物理化学性质变化，物理机械性能变坏，以致最后丧失使用价值，这一过程称为“老化”。 高分子材料的老化缩短了制品的使用寿命，并影响制品使用的经济性和环保性，限制了制品的应用范围。因此，研究引发高分子材料老化的原因及其微观机理具有非常重要的意义。 表现现象 物理老化的特征： 微观上：聚合物的堆砌密度增加，高分子的自由体积减小；高分子链段活动性减小；宏观上：力学性能模量和强度增大，伸长率和冲击强度下降。 化学老化的特征： 高分子在聚合、加工、贮存、使用过程中，要经受各种外界环境因素，如热、光照、氧、臭氧、湿气、空气中的污染物、机械应力、高能辐射以及聚合物本身内在因素的影响，使高分子材料产生降解，性能逐渐下降，使部分性能丧失，最后失去使用价值。 老化现象主要有以下四种种变化: (1)外观的变化：出现污渍、斑点、银纹、裂缝、喷霜、粉化、发粘、翘曲、鱼眼、起皱、收缩、焦烧、光学畸变以及光学颜色的变化； (2)物理性能的变化：包括溶解性、溶胀性、流变性能以及耐寒、耐热、透水、透气等性能的变化； (3)力学性能的变化：张力强度、弯曲强度、剪切强度、冲击强度、相对伸长率、应力松驰等性能的变化； (4)电性能的变化：表面电阻、体积电阻、介电常数、电击穿强度等的变化。 高分子材料老化基本类型 1、热降解： 在纯粹热的作用下，聚合物分子量变小。分三种形式。 1）、解聚：在大分子末端断裂，生成活性较低的自由基，按连锁机理逐一脱除单体，PMMA。 2）、无规断链：主链任何处都可能断链，分子量迅速下降，单体收率低。PE、PS 等。 3)、侧基（取代基）脱除：PVC、PAN等。 2、热空气（氧）老化 高分子材料在热和氧共同作用下，按照自由基反应机理进行，导致聚合物降解和

功能高分子材料研究进展

功能高分子材料研究进展 摘要 功能高分子材料是高分子学科中的一个重要分支，它是研究各种功能性高分子材料的分子设计和合成、结构和性能关系以及作为新材料的应用技术，它的重要性在于所包含的每一类高分子都具有特殊的功能。它主要包括化学功能高分子材料、光功能高分子材料、电、磁功能高分子材料、声功能高分子材料、高分子液晶、医用高分子材料几部分，这一领域的研究主要包括研究分子结构、组成与形成各种特殊功能的关系，也就是从宏观乃至深入到微观，以及从半定量深入到定量，从化学组成和结构原理来阐述特殊功能的规律性，从而探索和合成出新的功能性材料。本文主要论述了在工程上应用较广和具有重要应用价值的一些功能高分子材料，如吸附分离功能高分子、反应型功能高分子、光功能高分子、电功能高分子、医用功能高分子、液晶高分子、高分子功能膜材料等。 关键词:高分子材料；功能高分子；功能材料； Abstract Functional polymer materials is an important branch of polymer science, it is the study of various functional polymer molecular design and synthesis of relationship between structure and properties and application technology as a new material. its importance is that contains every kind of polymer has special function it light functional polymer materials mainly include chemical functional polymer materials electric magnetic functional polymer materials acoustic functional polymer materials, polymer liquid crystal sections medical polymer materials, the research of this field mainly includes the study of the function of the molecular structure and formation of various sorts of special relationship, which is from the macro and go deep into the micro, and from the quantitative and semi-quantitative into from the chemical composition and structure principle to explain the special function of regularity, to explore and this paper mainly discusses the synthesis of new functional materials. Keywords：high polymer materials; functional polymer; functional Materials;

第三章 高分子溶液课后习题

第3章高分子溶液 一、思考题 1．与高分子稀溶液相比，高聚物的浓溶液有何特性？ 2．为高聚物选择溶剂时可采用哪几个原则？对某一具体高分子—溶剂体系，这几个原则都适用吗？ 3．非晶态高聚物溶解与结晶高聚物溶解有何特点？为何说结晶高聚物比非晶高聚物的抗溶剂性好？结晶高聚物分别为极性和非极性时溶解机理有何不同？ 4．什么叫高分子的θ溶液，它与理想溶液有何区别？ 5．什么是溶剂化？结晶度、交联度和对聚合物的溶解度有怎样的影响？ 6．高分子溶液晶格模型与小分子溶液晶格模型有何不同？写出Flory-Huggins 理论中M S ?、M H ?、M G ?的表达式，该理论的假设有哪些不合理之处？Huggins 参数的物理意义是什么？ 7．何谓高聚物的溶胀比？如何测定它的数值？它与交联高聚物的网链平均分子量有何关系？ 8．增塑剂对高聚物的增塑机理有哪两种较极端的情况？实际高聚物中的增塑机理如何？ 9．什么是凝胶和冻胶？它们的结构区别是什么？何者能被加热溶解？ 二、选择题 1．下列哪个溶剂是θ溶剂？ （ ） ①1χ=0.1 ② 1χ=0.5 ③ 1χ=0.9 2．以下哪种溶剂是良溶剂？ ( ) ①1χ=1 ② 2A =1 ③α=1 3．对于给定相对分子质量的某一聚合物，在何时溶液黏度最大？ （ ） ①线型分子链溶于良溶剂中 ②支化分子链溶于良溶剂中 ③线型分子链溶于不良溶剂中 4．高分子良溶液的超额化学位变化 （ ） ①小于零 ②等于零 ③ 大于零 13．PVC 的沉淀剂是 （ ） ①环已酮 ② 氯仿 ③四氢呋喃 5．在高分子—良溶剂的稀溶液中，第二维利系数是 （ ） ①负数 ②正数 ③零 6．对于Flory-Huggins 的高分子溶液似晶格模型，符合其假定的是 （ ） ①V ?=0 ② H ?=0 ③ S ?=0 7．将高聚物在一定条件下（θ溶剂、θ温度）配成θ溶液，此时 ( ) ①大分子之间作用力=小分子之间作用力=大分子与小分子之间作用力 ②大分子之间作用力＞大分子与小分子之间作用力 ③大分子之间作用力＜大分子与小分子之间作用力 8．对非极性高聚物，选择溶剂应采用哪一原则较为合适？ （ ） ①极性相似原则 ②溶剂化原则 ③溶度参数相近原则

第二章 材料的脆性断裂与强度

第二章材料的脆性断裂与强度 §2．1 脆性断裂现象 一、弹、粘、塑性形变 在第一章中已阐述的一些基本概念。 1．弹性形变 正应力作用下产生弹性形变，剪彩应力作用下产生弹性畸变。随着外力的移去，这两种形变都会完全恢复。 2．塑性形变 是由于晶粒内部的位错滑移产生。晶体部分将选择最易滑移的系统(当然，对陶瓷材料来说，这些系统为数不多)，出现晶粒内部的位错滑移，宏观上表现为材料的塑性形变。3．粘性形变 无机材料中的晶界非晶相，以及玻璃、有机高分子材料则会产生另一种变形，称为粘性流动。 塑性形变和粘性形变是不可恢复的永久形变。 4．蠕变： 当材料长期受载，尤其在高温环境中受载，塑性形变及粘性形变将随时间而具有不同的速率，这就是材料的蠕变。蠕变的后当剪应力降低(或温度降低)时，此塑性形变及粘性流动减缓甚至终止。 蠕变的最终结果：①蠕变终止；②蠕变断裂。 二．脆性断裂行为 断裂是材料的主要破坏形式。韧性是材料抵抗断裂的能力。材料的断裂可以根据其断裂前与断裂过程中材料的宏观塑性变形的程度，把断裂分为脆性断裂与韧性断裂。 1．脆性断裂 脆性断裂是材料断裂前基本上不产生明显的宏观塑性变形，没有明显预兆，往往表现为突然发生的快速断裂过程，因而具有很大的危险性。因此，防止脆断一直是人们研究的重点。2．韧性断裂 韧性断裂是材料断裂前及断裂过程中产生明显宏观塑性变形的断裂过程。韧性断裂时一般裂纹扩展过程较慢，而且要消耗大量塑性变形能。 一些塑性较好的金属材料及高分子材料在室温下的静拉伸断裂具有典型的韧性断裂特征。 3．脆性断裂的原因 在外力作用下，任意一个结构单元上主应力面的拉应力足够大时，尤其在那些高度应力集中的特征点(例如内部和表面的缺陷和裂纹)附近的单元上，所受到的局部拉应力为平均应力的数倍时，此过分集中的拉应力如果超过材料的临界拉应力值时，将会产生裂纹或缺陷的扩展，导致脆性断裂。虽然与此同时，由于外力引起的平均剪应力尚小于临界值，不足以产生明显的塑性变形或粘性流动。因此，断裂源往往出现在材料中应力集中度很高的地方，并选择这种地方的某一个缺陷(或裂纹、伤痕)而开裂。 各种材料的断裂都是其内部裂纹扩展的结果。因而，每种材料抵抗裂纹扩展能力的高低，表示了它们韧性的好坏。韧性好的材料，裂纹扩展困难，不易断裂。脆性材料中裂纹扩展所需能量很小，容易断裂；韧性又分断裂韧性和冲击韧性两大类。断裂韧性是表征材料抵抗其内部裂纹扩展能力的性能指标；冲击韧性则是对材料在高速冲击负荷下韧性的度量。二者间存在着某种内在联系。 三．突发性断裂与裂纹的缓慢生长 裂纹的存在及其扩展行为，决定了材料抵抗断裂的能力。 1．突发性断裂 断裂时，材料的实际平均应力尚低于材料的结合强度(或称理论结合强度)。在临界状态下，断裂源处的裂纹尖端所受的横向拉应力正好等于结合强度时，裂纹产生突发性扩展。一旦扩展，引起周围应力的再分配，导致裂纹的加速扩展，出现突发性断裂，这种断裂往往并无先兆。 2．裂纹的生长

我国高分子材料研究现状及产业发展策略

我国高分子材料研究现状及产业发展策略 如果以材料来标志人类社会文明发展的阶段，刚刚过去的20世纪的社会文明的标志、则是以塑料、橡胶和纤维为代表的合成高分子材料走人了干家万户，影响｝农业、能源、信息、环境及人口与健康等领域的进步与发展。??? 合成高分子材料按使用性质划分，有塑料、橡胶、纤维、涂料等，按用途划分有结构型和功能型，同一用途不同层次则有通用型和高性能型之分，功能型细分则有光、电、磁功能和生物相容功能等。 合成高分子材料具有量大、面广的特点。量大是指全世界合成高分子材料的年产量，按体积计已超过了钢铁材料的产量。美国的高分子材料的年消费总量为800亿美元，以重量汁接近钢铁材料，消费量的递增速度超过了G DP的递增。面广是指合成高分子材料的种类和品种繁多，即使是同了种化学组成的合成高分子材料，也往往因其结构的细微差别而成为不同的专用品种，以满足特定的使用需要。 －、高分子材料概述 材料是人类用来制造有用物件的物质，材料的可用性由形成材料的物质分子的属性所决定。组成高分子材料的分子是长链分子，由若干原子按一定规律重复地连接成具有成干上万甚至上百万质量、最大伸直长度可达毫米量级的长链分子，因此高分子材料又被称为聚合物材料。 1.天然和人造高分子材料

高分子材料的发现和应用经过了从天然高分子材料的直接使用，到天然高分子材料的改造再利用，再到化学合成制簧高分子材料的过程。2500多年前，南美印地安人将天然橡胶树汁涂覆在脚上，依赖空气中的氧连接天然橡胶树汁中的长链分子使其变硬，制成了早期的"靴子"。1839年，美国Go odyear.发现用硫原子取代空气中的氧使天然橡胶树汁变硬的方法，发明了硫化技术，使天然橡胶成为一种高分子材料。这种主耍通过化学反应对天然产物进行改性，使人类从原始利用进人到有目的改造天然产物而得到的高分子材料，称为人造高分子材料。1855年，由英国人Parks用硝化纤维素和樟脑制得的赛骆堵塑料，也是有划时代意义的一种人造高分子材料。 2.合成高分子材料 用化学合成的方法得到并被实际应用的第一个合成高分子材料，是190 9年报道的美国Baekeland发明的酚醛树脂。1920年，德国科学家Staudi nger提出高分子的长链分子概念后，开始了用化学合成的方法大规模制蚤合成高分子材料的时代。1935年，英国帝国化学公司（ICI）开发出高压聚乙烯，因其极低的介电常数而在第二次世界大战期间用作雷达电缆和潜水艇电缆的绝缘材料，此后得到广泛应用。1940年，美国杜邦公司（Du Pont）推出尼龙纺织品（如尼龙丝袜），因其经久耐用而在当时的美国和欧洲风靡一时，而尼龙66纤维制造的降落伞，更是大大提高了美国军队在第二次世界大战中的作战能力。 20世纪中叶的石油化工的发展虽然得到了许多可供合成高分子材料工业使用的原料，但其中的许多原料却不能被当时已有的高分子合成反应和技

第三章高分子溶液

第三章高分子溶液 第四章聚合物的分子量和分子量分布 一、 基本概念 1、溶胀；无限溶胀；有限溶胀 2、数量分数；重量分数 3、数均分子量；粘均分子量；重均分子量；Z均分子量 4、多分散性指数；分子量分布宽度指数；分子量分布 5、哈金斯参数；第二维列系数；溶度参数 6、混合熵；混合热；混合自由能 7、凝胶；冻胶 8、级分；校正曲线；普适校正曲线 9、θ溶剂；θ温度；θ溶液 10、特性粘数；溶胀度 11、粘度；爱因斯坦粘度定律 12、物理交联和化学交联 13、散射；瑞利散射；瑞利因子 14、过量化学位 15、临界共溶温度；上临界共溶温度；下临界共溶温度 16、体积排斥理论 17、柱效；分辩率 18、Ｚimm作图法 19、数量微分分布，重量微分分布，积分分布 20、内干涉，外干涉 21，凝胶渗透色谱法 二、选择题 1、下列四种聚合物在各自的良溶剂中，常温下不能溶解的为（）。 A、聚乙烯， B、聚甲基丙烯酸甲酯， C、无规立构聚丙烯， D、聚氯乙烯 2、高分子溶液与小分子理想溶液比较，说法正确的是（）。 A、高分子溶液在浓度很小时，是理想溶液。 B、高分子溶液在θ温度时，△μ1E＝0，说明高分子溶液是一种真的理想溶液。 C、高分子溶液在θ条件时，△H M 和△S M 都不是理想值，不是理想溶液。 D、高分子溶液在θ条件时，高分子链段间与高分子链段和溶剂分子间相互作用不等。 3、聚合物溶度参数一般与其（）无关。 A、分子量 B、极性大小 C、分子间力 D、内聚能密度 4、Huggins参数χ1在θ温度下的数值等于（） A、0.0， B、0.5 ， C、1.0， D、2.0 5、溶剂对聚合物溶解能力的判定原则，说法错误的是（）。 A、“极性相近”原则 B、“高分子溶剂相互作用参数χ1大于0.5”原则 C、“内聚能密度或溶度参数相近”原则 D、“第二维修系数A2大于0”原则 6、下列哪种高聚物是单分散的为（） A、HDPE B、PVC C、DNA 7、渗透压法测得的平均分子量，其物理意义为（） A、数均分子量 B、粘均分子量 C、重均分子量

耐老化高分子材料的研究及应用

耐老化高分子材料的研究及应用 聚合物及其制品在使用或贮存过程中，由于受众多环境因素（光、热、氧、潮湿、应力、化学侵蚀等）的影响，其性能（强度、弹性、硬度、颜色等）逐渐变坏，如外观上变色发黄、变软发粘，变脆发硬，物化性质上分子量、溶解度、玻璃化温度的增减，力学性能上强度、弹性的消失等等，这些现象统称为老化。其实它跟金属的腐蚀是相似的。 高分子的老化方式主要有光氧化、热氧化、化学侵蚀、生物侵蚀等。 一、光氧化 涂料、塑料、橡胶、合成纤维等制品在日光或强的荧光下(因为含有害紫外线较普通荧光灯多），因吸收紫外线而引发自我氧化，导致聚合物降解，使制品的外观和物理机械性能恶化，这一过程称为光氧化还原或光老化 聚合物在光的照射下，分子链的断裂取决于光的波长与聚合物的键能，各种键的离解能为167～586kJ/mol 。在可见光范围内，聚合物一般不被离解，但呈激发状态。应此在氧存在下，聚合物易发生光氧化过程。例如聚烯烃RH，被激发了的C —H 键容易与氧作用。 —RH+ O2 —→R?+?O—OH R?+O2—→R—O—O?—RH→R—O2H+R? 此后开始连锁式的自动氧化降解过程。水、微量的金属元素特别是过渡金属及其化合物都能加速光氧化过程。为延缓或防止聚合物的光氧化过程，需要加入光稳定剂。 光稳定剂凡能屏障或抑制光氧化还原或光老化过程而加入的一些物质称为 光稳定剂。太阳辐射的电磁波在通过空间和臭氧层时，290nm以下和3000nm以

上的射线几乎都被滤除，实际到达地面的为290nm—3000nm的电磁波，其中波长范围为400—800nm（约占40%）的是可见光，波长约为800—3000nm（约占55%）的是红外线，而波长约为290—400nm（仅占5%）的是紫外线，其中，紫外线对聚合物的破坏作用最大。为了阻止紫外线对高分子材料的老化作用，可以加入光稳定剂。工业上对光老化的有效防止阻缓，多以两种以上有不同作用机理的抗老化剂复配，因为各种抗老化剂特别是光吸收剂都有自身对紫外线不同的吸收波段。复配配方如：二笨甲酮+苯并三唑类加受阻胺(HAL)类，可以起到单一光稳定剂所无法达到的最佳效果。 表-1 西欧各种塑料使用光稳定剂的量……○1 目前工业上使用的光稳定剂有：光屏蔽剂、紫外光吸收剂和能量转移剂（又称淬灭剂）等。 （1）光屏蔽剂

第三章高分子溶液

第三章习题 一、概念 1.溶度参数： 2. Huggins参数： 3.第二维利系数： 4. θ溶液： 二、选择答案 1、下列四种聚合物在各自的良溶剂中，常温下不能溶解的为（ A ）。 A、聚乙烯， B、聚甲基丙烯酸甲酯， C、无规立构聚丙烯， D、聚氯乙烯 2、高分子溶液与小分子理想溶液比较，说法正确的是（C ）。 A、高分子溶液在浓度很小时，是理想溶液。 B、高分子溶液在θ温度时，△μ1E＝0，说明高分子溶液是一种真的理想溶液。 C、高分子溶液在θ条件时，△H M 和△S M 都不是理想值，不是理想溶液。 D、高分子溶液在θ条件时，高分子链段间与高分子链段和溶剂分子间相互作用不等。 3、聚合物溶度参数一般与其（A ）无关。 A、分子量 B、极性大小 C、分子间力 D、内聚能密度 4、Huggins参数χ1在θ温度下的数值等于（B ） A、0.0， B、0.5， C、1.0， D、2.0 5、溶剂对聚合物溶解能力的判定原则，说法错误的是（B ）。 A、“极性相近”原则 B、“高分子溶剂相互作用参数χ1大于0.5”原则 C、“内聚能密度或溶度参数相近”原则 D、“第二维修系数A2大于0”原则 6、下列四种溶剂（室温下Huggings相互作用参数）中，室温能溶解聚氯乙烯的为（ A ）。 A、四氢呋喃（χ1＝0.14） B、二氧六环（0.52） C、丙酮（0.63）， D、丁酮（1.74） 7、下列四种溶剂中，对PVC树脂溶解性最好的是（ A ）。 A 环己酮， B 苯， C 氯仿， D 二氯乙烷 8、同一种聚合物在（ A ）中，其分子链的均方末端距最大。 A、良溶剂， B、浓溶液， C、熔体， D、θ溶液 三、填空题 1、Huggins参数和第二维利系数都表征了高分子“链段”与溶剂分子间之间的相互作用。 2、判定溶剂对聚合物溶解力的原则有(1)极性相近原则、(2) 溶度参数相近原则 和(3) 。 3、在高分子的θ溶液中，Huggins参数χ1＝1/2 ，第二维列系数A2＝0 ，此时高分子链段间的相互作用力等于高分子链段与溶剂分子间的作用力。 四、回答下列问题 1、为何称高分子链在其θ溶液中处于无扰状态？θ溶液与理想溶液有何本质区别？