文档介绍：药用高分子材料
第二章高分子材料的性能
高聚物的物理性能
高分子的运动
高分子材料的力学性能
内容概要
(一)运动单元的多重性

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。
聚合物加工中的流动
聚合物使用中的尺寸不稳
定性(塑性形变、永久形变)
整链运动
的结果
高分子的分子运动
高分子分子运动的特点

由于主链σ键的内旋转,使分子中一部分链段相对于另一部分链段而运动,但可以保持分子质量中心不变(宏观上不发生塑性形变)。
高弹性:链段运动的结果(拉伸—回复)
流动性:链段协同运动,引起分子质心位移

指高分子主链上几个化学键(相当于链节)的协同运动,或杂链高分子的杂链节运动
、支链的运动
侧基、支链相对于主链的摆动、转动、自身的内旋转。
(二)、分子运动的时间依赖性
物质从一种平衡状态
与外界条件相适
应的另一种平衡状态
外场作用下
通过分子运动
低分子是瞬变过程
此过程只需
10-9 ~ 10-10 秒。
高分子是速度过程
需要时间
松弛过程
(三)、分子运动的温度依赖性
温度升高,增加了分子热运动的能量,当达到某一运动单元运动所需的能量时,就激发这一运动单元的运动。
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大小时,这一运动单元便可自由运动。

高分子的玻璃化转变
若对某一非晶态聚合物试样施加一恒定外力,观察试样在等速升温过程中发生的形变与温度的关系,便得到该聚合物试样的温度--形变曲线(或称热--机械曲线)。
非晶态聚合物典型的热--机械曲线如下图,存在两个斜率突变区,这两个突变区把热-机械曲线分为三个区域,分别对应于三种不同的力学状态。
形变
温度
I
II
III
在区域I,温度低,聚合物在外力作用下的形变小,具有虎克弹性行为,形变在瞬间完成,当外力除去后,形变又立即恢复,表现为质硬而脆,这种力学状态与无机玻璃相似,称为玻璃态。
玻璃态
温度
形变
I
II
III
随着温度的升高,形变逐渐增大,当温度升高到某一程度时,形变发生突变,进入区域II,这时即使在较小的外力作用下,也能迅速产生很大的形变,并且当外力除去后,形变又可逐渐恢复。这种受力能产生很大的形变,除去外力后能恢复原状的性能称高弹性,相应的力学状态称高弹态。
温度
形变
I
II
III
玻璃态
高弹态
形变
温度
I
II
III
玻璃态
高弹态
玻璃化转变区
Tg
粘流态
粘弹态转变区
Tf
交联聚合物
Ma
Mb
Mb > Ma
由玻璃态向高弹态发生突变的区域叫玻璃化转变区,玻璃态开始向高弹态转变的温度称为玻璃化转变温度,以Tg表示。
当温度升到足够高时,聚合物完全变为粘性流体,其形变不可逆,这种力学状称为粘流态。高弹态开始向粘流态转变的温度称为粘流温度,以Tf表示,其间的形变突变区域称为粘弹态转变区。分子量越大,Tf越高。交联聚合物由于分子链间有化学键连接,不能发生相对位移,不出现粘流态。
玻璃态、高弹态和粘流态称为聚合物的力学三态。