——杂质的mol分数 单体B 10%,可见为杂质,∴
∵纯单体A的熔点
重复单元
∴
讨论:如果用
代入也可,得
例2-40 如果在上题中的均聚物A中分别引入10.0%体积分数的增塑剂,假定这两种增塑剂的值分别为
0.200和-0.200,,试计算这两种情况下高聚物的熔点,并与上题结果比较,讨论共聚和增塑对
熔点影响的大小,以及不同增塑剂降低聚合物熔点的效应大小。 解:增塑剂使熔点降低的关系是
稀释剂的体积分数
当当
时,时,
可见良溶剂(相容性好的增塑剂)比不良溶剂使高聚物Tm降低的效应更大。 共聚作用在降低Tm的效应方面比增塑更有效。
例2-41 实验表明,共聚物的熔点(Tm)与组分的重量分数(Wi)之间有下列关系:
试画出Tm1与W1关系的示意图,并指出在怎样的条件下, 共聚物的熔点(Tm)与W1的关系符合上述两种关系之一.
解:Tm共聚物组分1的重量W1有如图2-9的关系图。
图2-9 (A)两种单体均能形成结晶均聚物;(B)两种单体相互破坏共聚物的规整性
例2-42聚对苯二甲酸乙二酯的平衡熔点℃,熔融热千焦/摩尔重复单元,试预计
相对分子质量从10,000增大到20,000时,熔点将升高多少度?
解:
,
(对M1=10000) (对M2=20000)
∴熔点升高1.8°。
例2-43 一个线形聚合物从熔体结晶,结晶温度Tc的范围从
到
,每个样品用DSC测定其熔点结果如下:
270 300.0 306.5 312.5 319.0 325.0 331.0 337.5 280 290 300 310 320 330 用图解法计算其平衡熔点
解:以Tm~Tc作图,并外推到与Tm=Tc直线的交点为平衡熔点,
例2-44 根据下表列出的聚乙烯晶片厚度和熔点的实验数据,
试求晶片厚度趋于无限大时的熔点。如果聚乙烯结晶的单
位体积熔融热为Δh=280焦耳/厘米3,问表面能是多少?
l(nm) Tm(℃) 28.2 131.5 29.2 131.9 30.9 132.2 32.3 132.7 33.9 134.1 34.5 133.7 解:
以Tm对作图,外推到,
从截距可得到℃ 从斜率可求
例2-45简要回答如何设计高Tm的高分子? 解:
大,
小。即分子间作用力大,刚性大的高分子,。
2.1.7 结晶速度与结晶动力学
例2-46 已知全同立构聚丙烯的Tg=-10℃,Tm=176℃,试作出
-20—180℃聚丙烯结晶速度曲线示意图.
解:
图2-10 全同立构聚丙烯的结晶速度曲线示意图
例2-47 为获得高结晶度的聚甲醛试样,要在适当的温度下对
试样进行退火处理,试从其熔点和玻璃化温度值出发估算此最佳结晶温度。 解:查聚甲醛 Tm=180℃ (453Tg=-83℃ (190
)
(64℃)
)
例2-48 已知聚乙烯、聚偏氯乙烯,全同聚甲基丙烯酸甲酯的 玻璃化温度分别为-80℃,-18℃和45℃,其熔点分别为 141℃、198℃和160℃,试用经验方法估算: (1)它们最大结晶速度时的温度Tc max; (2)找出Tc max/Tm比例的经验规律. 解:
Tg/℃ -80 -18 45 Tm/℃ 141 198 160 Tcmax/℃ Tcmax/ Tm 314 373 372 0.76 0.79 0.86 PE PVDC(聚偏氯乙烯) iPMMA 基本符合经验规律:
例2-49 有一聚合物的两个样品,用示差扫描量热法(DSC) 测得其比热—温度如图2-11,标出各( )处的物理意义,
并说明从此图可以得到关于该聚合物结构的哪些结论?
图2-11某聚合物的两个样品的DSC谱图 解:(a)Tg (b)Tc (c)Tm (d)Tg (e)Tm 实线为淬火样品(非晶态);虚线为退火样品(已结晶)。 这一种结晶性聚合物,例如PET。
例2-50将PET(商品名为Mylar或Dacron)从300℃(状态1) 快速冷却到室温。产生的材料是刚性的和完全透明的(状态2)。 然后将此试样加入至100℃(状态3)并维持在此温度,
在此期间它逐渐变为不透明(状态4),接着冷却到室温又发现变硬, 此时是不透明而不是透明体(状态5)。
该聚合物的Tm=267℃,Tg=69℃。画出比容对温度的曲线草图, 在图上标出Tm和Tg,以及上述状态1到状态5所在的位置。
解:如图2-12所示,虚线代表快速冷却时得到的亚稳非晶态(状态2), 在Tg到Tm之间退火会结晶化(状态3变化到状态4)。
图2-12 PET的比容对温度的曲线
2.2聚合物的取向态、液晶态和共混高分子的相态结构 例2-51区别晶态与取向态。
解:小分子晶体结晶完全,称为晶相。高聚物由于相对分子质量大,体系黏度大,活动迟缓,虽然某些高聚物可以结晶,但结晶很不完善,总是晶区伴随着非晶区,这种晶区与非晶区共存的宏观聚集态叫晶态。高聚物在外力作用下大分子链或链段沿外力方向有序排列,这样的聚集态为取向态,通常为单轴取向和双