第三章 高分子材料(5)

2019-03-11 14:20

绝缘材料。

(3)链节结构不对称且有极性基团的高聚物,如聚氯乙烯,聚酰胺,酚醛树脂等,可用做低频或中频电绝缘材料。 幻灯片83

分子的极性可用相对介电常数ε衡量,通常非极性高聚物的ε≈2,弱极性或中等极性高聚物的ε=2~4,强极性高聚物的ε>4。 表1 常见高聚物的相对介电常数 高聚物 聚四氟乙烯 聚丙烯 低密度聚乙烯 高密度聚乙烯 聚苯乙烯 ε 2.0 2.2 2.25~2.35 2.30~2.35 2.45~3.10 高聚物 聚氯乙烯 聚甲基丙烯酸甲酯 硅树脂 尼龙-66 酚醛树脂 ε 3.2~3.6 3.3~3.9 2.75~4.20 4.0 5.0 ~ 6.5

幻灯片84

静电现象 两种电性不同的物体相互接触或磨擦时,会有电子的转移而使一物体带正电荷,另一种物体带负电荷的现象。

静电现象具有两面性,它应用于静电印刷、油漆喷涂和静电分离等。但静电往往是有害的,例如腈纶纤维起毛球、吸灰尘;粉料在干燥运转中会结块等。

常用的抗静电剂是一些表面活性剂,其主要作用是提高高聚物表面的电导性,使之迅速放电,防止电荷积累。

另外,在高聚物中填充导电填料如炭黑、金属粉、导电纤维等也同样起到抗静电的作用。 幻灯片85

4.溶解性和保水性

(1)溶解性

高聚物溶解的两个阶段:

溶胀 溶剂分子渗入高聚物内部,使高分子链间产生松动,并通过溶剂化使高聚物膨胀成凝胶状。

溶解 高分子链从凝胶表面分散进入溶剂中,溶解形成均一的溶液。

一般线型(包括带支链)的高聚物,在适当的溶剂中常可以溶解。如聚苯乙烯(彩色玩具)可溶于苯或甲苯,有机玻璃(绘图直尺)可溶于氯仿或丙酮。 但体型高聚时,通常只发生溶胀而不能溶解。 幻灯片86

晶态高聚物一般需将其加热至熔点附近,待晶态转变为非晶态后,溶剂分子才能渗入,使高聚物逐渐溶解。

相对分子质量大的高聚物,链间作用力大,不利于其溶解。

溶剂选择的原则是“相似相溶” ,极性大的高聚物选用极性大的溶剂;极性小的高聚物选用极性小的溶剂。例如,未硫化的天然橡胶是弱极性的,可溶于汽油、苯、甲苯等非极性或弱极性溶剂中。 (2)保水性

高吸水性树脂含有羟基等强亲水基团,不溶于水,在水中只能溶胀,有惊人的吸水能力。吸水后成凝胶状,在加压下,水分也不易挤出来。例如,由淀粉和聚氧乙烯制成的保水材料,吸水重量可达自重的4603倍;这些高吸水性的树脂已应用于农业保湿大棚、制作婴儿

尿不湿、防止土地荒漠化等。 幻灯片87

5.化学稳定性和老化

高聚物一般化学稳定性好,耐酸碱腐蚀,但不耐高温,易老化。 (1)稳定性

高聚物主要由C-C、C-H、C-O等牢固的共价键连接而成,含活泼的基团较少,且分子链相互缠绕,使分子链上不少基团难以参与反应,因而一般化学稳定性较高。 幻灯片88 (2)老化

老化是指高聚物及其材料在加工、贮存和使用过程中,长期受化学、物理(热、光、电、机械等)以及生物(霉菌)因素的综合影响,发生裂解或交联,导致性能变坏的现象。例如,塑料制品变脆、橡胶龟裂、纤维泛黄、油漆发粘等。 老化是物理性质变坏的不可逆过程。主要有两种过程:

裂解 链断裂,相对分子质量变小 → 发粘、变软、丧失机械强度;

交联 线型变体型→变硬、变脆、丧失弹性,如天然胶、聚氯乙烯的老化。 幻灯片89

(2)防老措施

1.改变高聚物的内部结构

在高聚物分子链中引入较多的芳环、杂环结构,或在主链或支链中引入无机元素(如硅、磷、铝等),均可提高其热稳定性。 2.物理防老

高分子材料表面镀上一层金属或喷涂一层金属以及耐老化涂料。 3.化学防老

a. 紫外线吸收剂 b. 抑制剂


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