第十章聚合物的其它性质.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第九章 高聚物的其它性质,9.1,高聚物的光学性能,高聚物的光学性能,光的折射,光的透过和吸收,光的反射,光的偏振,1.折射现象：当光由一种介质进入另一种介质时，由于光在两种介质中的传播速度不同而产生的折射现象,一、折射,折射率：,折光指数：通常以各种物质对,真空的,折射率作为该物质的折射率，即折光指数。一般都在1.5左右,2.不同情况下的折光指数,(1)各向同性的材料：无应力的非晶态聚合物，在光学上也是各向同性的，因此只有一个折光指数,(2)结晶和各向异性的材料：折光指数沿不同的主轴方向有不同的数值，该材料被称为双折射的（如非晶态聚合物因分子取向而产生,双折射,。,双折射的应用：研究形变微观机理的有效方法；由应力感生的双折射可应用于光弹性应力分析,大多数高聚物当不含结晶、杂质和疵痕时都是透明的(如PMMA、聚苯乙烯等)，对可见光的透过程度达92%以上。,二、透明性及光泽,1.透明度损失的原因：光的反射和吸收；材料内部对光的散射；与光所经的路程（物体厚度）有关，,厚度,，透明度。,2.散射产生原因：结构的不均匀性，如聚合物表面或内部的疵痕、裂纹、杂质、填料、结晶等。,3.光泽：材料表面的光学性能；越平滑的表面，越光泽,直接反射系数：从0-90的入射角，反射光强与入射光强之比称为直接反射系数，表示表面光泽程度（光泽度）。,三、反射和内反射,1.反射：当光垂直射入时，透过光强与入射光强之比,大多数聚合物,n,1.5，则T=92，反射光约占8左右。在不同入射角时，反射率也不太高。,2.内反射：设光从聚合物射入空气的入射角为,，若sin1/n，即发生内反射，即光线不能射入空气中而全部折回聚合物中。大多数聚合物，n=1.5，最小为42左右。,内反射的应用：使聚合物显得很明亮发光制品，如汽车的尾灯、信号灯、光导管(外科手术局部照明)、,光导纤维,等；,9.2,高聚物的渗透性能,反向渗透：若在低浓度聚合物膜的一侧施加足够高的压力（超过渗透压）则可使液体或气体分子向高浓度一侧扩散，这种现象称为反向渗透。,一、渗透（渗析）,液体分子或气体分子可从聚合物膜的一侧扩散到其浓度较低的另一侧的现象。,渗透性的应用：薄膜包装、提纯、医学、海水淡化等,液体或气体分子透过聚合物时，先是,溶解,在聚合物内，然后再向低浓度处,扩散,，最后从薄膜的另一侧逸出,二、原理,3.物理状态：因为一般气体是非极性的，当大分子链上引入极性基团，使其对气体的渗透性下降。,三、渗透性影响因素,1.聚合物的溶解性：气体、液体在其中的溶解性越好，渗透性越好；,2.聚合物的结构：一般而言，链的柔性增大时渗透性提高，结晶度越大，渗透性越小；,10,5,10,6,10,7,1.9,2.1,2.3,2.5,2.7,2.9,3.1,3.3,。,气体分子直径（A）,3.5,天然橡胶,丁腈橡胶18,丁腈橡胶25,异丁橡胶,异丁橡胶,CO,2,N,2,O,2,H,2,He,扩散系数D,气体分子直径与扩散系数的关系,五、气体分离膜,溶解吸附,膜内扩散,解吸脱附,非多孔膜,1.气体膜分离原理,(1)多孔膜的微孔扩散机理,(2)非多孔膜的溶解-扩散机理,2.气体膜分离的装置,3.气体分离膜的制备方法,气相凝胶法,蒸发凝胶法,热凝胶法,湿法制膜,干法制膜,干湿法制膜,湿湿双浴法制膜,9.3,高聚物的燃烧特性,通常是指在较高温度下物质与空气中的氧剧烈反应并发出热和光的现象,一、燃烧,PE、PS、PP、PMMA、环氧树脂、丁苯橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶,1.燃烧条件,(1)可燃物质；,(2)周围存在空气（氧气）,(3)热源,二、燃烧过程及机理,2.燃烧过程,(1)加热,(2)热解,(3)氧化,(4)着火等,1.阻燃(自熄或不延燃)：材料着火后其自身的燃烧热不足以使未燃部分继续燃烧。,三、聚合物的阻燃,聚合物的分类(空气含氧量21左右),易燃材料：OI22，PE、PMMA、POM、PP,自熄性材料：22OI27；PPO、PVC、PTFE,2.氧指数(OI),氧指数：在规定的条件下，试样在氧气和氮气的混合气流中维持,稳定燃烧,所需的最低氧气浓度，用混合气流中氧所占的体积分数表示，它是衡量聚合物燃烧难易的重要指标，氧指数越小越易燃。,3.阻燃方法,添加阻燃剂,(1)卤系阻燃剂,阻燃剂的种类,氯系：氯化石蜡,溴系：四溴双酚A、十溴二(联)苯醚等,(2)无卤阻燃剂,水合金属化合物：氢氧化镁、氢氧化铝,磷系阻燃剂：红磷、磷酸酯、多磷酸盐等,金属氧化物：三氧化二锑,有机硅系阻燃剂：,4.阻燃机理,(1)吸热效应：作用是使聚合物的温度上升困难具有10个分子结晶水的硼砂，当受热释放出结晶水时需吸收142kJmol,-1,的热量，因而抑制聚合物温度的上升，产生阻燃效杲果。氢氧化铝具有类似的作用。,(2)覆盖效应：在较高温度下生成稳定的覆盖层或分解生成泡沫状物质覆盖于聚合物表面，阻止聚合物热分解出的可燃气体逸出并起到隔热和隔绝空气的作用，从而产生阻燃效果磷酸酯类化合物和防火发泡涂料。,(3)稀释效应：如磷酸铵、氯化铵、碳酸铵等受热时产生不燃性气体CO,2,、NH,3,、HCl、H,2,O等，起到稀释可燃性气体作用，使其达不到可燃浓度。,(4)转移效应：如氯化铵、磷酸铵等可改变高分子材料热分解的模式，抑制可燃性气体的产生，从而起到阻燃效果。,(5)抑制效应（捕捉自由基）：如溴、氯的有机化合物，能与燃烧产生的自由基OH作用生成水，起到连锁反应抑制剂的作用。,(6)协同效应：有些物质单独使用并不阻燃或阻燃效果不太，但与其他物质配合使用就可起到显著的阻燃效果。三氧化二锑与卤素化合物的共用就是典型的例子,