聚合物的分子运动有何特点?为什么聚合物的分子运动是一个松弛过程

2025-03-20 02:26:38
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聚合物,是指高分子化合物(Macro Molecular Compound),所谓高分子化合物,是指那些由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子量在一万以上的化合物。
可从不同角度对聚合物进行分类。
按主链元素组成分类 :可分为碳链、杂链和元素有机聚合物三大类:①碳链聚合物的主链完全由碳原子构成,如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯等。它们在聚合物中占很大比例,是主要的通用聚合物,系塑料工业和橡胶工业的基础。②杂链聚合物的主链除碳原子外,尚有氧、硫、氮等杂原子,如聚醚、聚酯、聚酰胺、聚氨酯和聚砜等,它们主要用作工程塑料和合成纤维。③元素有机聚合物的主链主要由硅、硼、铝和氧、氮、硫、磷等原子组成,侧链一般为有机基团如甲基、乙烯基和苯基等。如有机硅树脂等(即聚硅氧烷)。它们主要用作耐油、耐高温和耐燃等特种材料。主链和侧链均由碳以外的元素构成的聚合物,专称无机聚合物。
按性质和用途分类:可分为橡胶、化学纤维、塑料、胶粘剂和涂料,前三者通常称为合成材料。①橡胶是弹性体,分子间次价力小(约8.4kJ/mol),在很低应力下可发生很大的可逆形变(可达500%~1000%),起始模量很低(<1MPa),但模量随形变的发展而增大。无负荷时为无定形结构,拉伸时晶区的熔融温度(Tm)要低于使用温度,玻璃化温度很低(Tg=-40~-110℃)。制品需经交联(硫化)以防止拉伸时大分子滑移,增大可逆形变。聚异戊二烯、顺式-1,4-聚丁二烯和丁苯-30共聚物等都是符合上述要求的高弹性橡胶。橡胶也可进一步分为热塑性橡胶(如SBS等)和硫化(加热硫化)橡胶(如聚丁二烯橡胶等)。②纤维却是次价力大(>21kJ/mol)、形变能力小(<10%~15%)、模量高(>3.5GPa)的材料,一般是结晶聚合物。成纤聚合物均为线型结构并具有适宜的分子量,可以采用溶液或熔体纺丝,适宜的拉伸可使其力学性能进一步提高。适合于纺丝的典型聚合物有聚酯、聚酰胺和聚丙烯腈等。③塑料是以合成树脂(在不少场合,纯聚合物常称树脂)或化学改性的天然高分子物质为主要成分,加入填料、增塑剂或其他添加剂,在一定温度和压力下能加工成型的聚合物材料,其次价力(8.7~21kJ/mol)、模量(150~3500MPa)和形变量(<0.5%~800%)等介于橡胶和纤维之间,Tm和Tg可在很大范围内变化。塑料还可依合成树脂的受热行为进一步细分为热塑性塑料(如聚氯乙烯、聚苯乙烯)和热固性塑料(如酚醛树脂、脲醛树脂等);也可按材料硬度或柔性分成软塑料(如聚乙烯)和硬塑料(如酚醛树脂、聚苯乙烯等)。除胶粘剂、涂料一般无需加工成型而可直接使用外,橡胶、化学纤维和塑料等通常须用相应的成型方法加工成制品。