高分子物理聚合物其它性能课件

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1、第第9章聚合物的其它性能章聚合物的其它性能 1Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能透气性透气性表面和界面性质表面和界面性质2Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能9.1 聚合物电性能概述聚合物电性能概述是指聚合物在外加电压或电场作用下的行为是指聚合物在外加电压或电场作用下的行为及其所表现出来的各种物理现象。及其所表现出来的各种物理现象。介电性能：介电性能：交变电场交变电场导电性能：导电性能：弱电场弱电场击穿现象：击穿现象：强电场强电场静电现象：静电现象：聚合物表面聚合物表面3Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能绝大多数聚合物是绝缘体，具有很好的电绝缘绝大

2、多数聚合物是绝缘体，具有很好的电绝缘性能，其性能，其介电损耗和电导率低，击穿强度高介电损耗和电导率低，击穿强度高，为电器工业中不可缺少的介电材料和绝缘材料为电器工业中不可缺少的介电材料和绝缘材料:电容器电容器：介电损耗尽可能小，介电常数尽可能大，介电损耗尽可能小，介电常数尽可能大，介电强度很高介电强度很高仪表绝缘仪表绝缘：电阻率和介电强度高而介电损耗很低电阻率和介电强度高而介电损耗很低绝缘材料绝缘材料无线电遥控技术无线电遥控技术：优良的高频、超高频绝缘材料优良的高频、超高频绝缘材料纺织和化工等方面纺织和化工等方面：为了防止静电的积聚给生产：为了防止静电的积聚给生产带来麻烦，却要求材料具有适当的

3、导电性。带来麻烦，却要求材料具有适当的导电性。4Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能导电高分子的研究和应用导电高分子的研究和应用 ：分子链具有共轭分子链具有共轭-电子电子结构的聚合物，如聚乙炔、聚苯胺等，通过不同的结构的聚合物，如聚乙炔、聚苯胺等，通过不同的方式掺杂，可以具有方式掺杂，可以具有半导体半导体（电导率（电导率=10-10-102Scm-1）甚至）甚至导体导体（=102-106Scm-1）的电导率。）的电导率。电学性质的测量也成为研究聚合物结构与分子运电学性质的测量也成为研究聚合物结构与分子运动的一种有效手段：动的一种有效手段：非常灵敏地反映材料内部结非常灵敏地反映材料

4、内部结构的变化和分子运动状况构的变化和分子运动状况5Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能一、电介质的极化现象一、电介质的极化现象二、极化机理二、极化机理三、介电性能三、介电性能四、影响介电性能的因素四、影响介电性能的因素9.2 聚合物聚合物介电性能介电性能6Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能介电性能介电性能： 指指高高聚聚物物在在电电场场作作用用下下，表表现现出出对对静静电电能能的的储储存存和和损损耗耗的的性性质质，通通常常用用介介电电常常数数和和介介电电损损耗耗来来表表示示。这这是是由由于于聚聚合合物物分分子子在在电电场场作作用用下下发发生生极极化化引起的引起的

5、。7Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能一、聚合物电介质在外电场中的极化现象聚合物电介质在外电场中的极化现象1 1、介电极化、介电极化 在在外电场外电场作用下，或多或少会引起价电子或原子作用下，或多或少会引起价电子或原子核的相对位移，核的相对位移，造成了电荷的重新分布造成了电荷的重新分布，称为，称为极化极化。主要有以下几种极化主要有以下几种极化：（：（1）电子极化（）电子极化（2）原子）原子极化（极化（3）偶极极化（）偶极极化（4）界面极化）界面极化。前两种产生前两种产生的偶极矩称的偶极矩称诱导偶极矩诱导偶极矩，后一种为，后一种为永久偶极矩的永久偶极矩的取向极化取向极化。 8Ch

6、apter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能2 2、极化机理：、极化机理：l电子极化：外电场作用下分子中各个电子极化：外电场作用下分子中各个原子或离子原子或离子的价电子云相对原子核的位移的价电子云相对原子核的位移，使分子带上偶极矩使分子带上偶极矩。极化过程所需的时间极短，约为。极化过程所需的时间极短，约为10-1310-15sl原子极化：原子极化：分子骨架在外电场作用下发生变形造分子骨架在外电场作用下发生变形造成的成的，使分子带上偶极矩，使分子带上偶极矩 。如。如CO2分子是直线形结分子是直线形结构构O=C=O，极化后变成个，极化后变成个，分子中正负电荷分子中正负电荷中心发生了相对位移。极化

7、所需要中心发生了相对位移。极化所需要的时间约为的时间约为10-13s并伴有微量能量损耗。并伴有微量能量损耗。9Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能以上两种极化统称为以上两种极化统称为变形极化或诱导极化变形极化或诱导极化其极化率不随温度变化而变化，其极化率不随温度变化而变化，聚合物在高频聚合物在高频区均能发生变形极化或诱导极化区均能发生变形极化或诱导极化。10Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能偶极极化（取向极化）：偶极极化（取向极化）：是具有是具有永久偶极矩的极性分子永久偶极矩的极性分子沿外场方向排列的现象。沿外场方向排列的现象。极极化所需要的时间长化所需要的时间长

8、，一般为，一般为10-9s，发生于，发生于低频区域低频区域。 极化偶极矩极化偶极矩的大小，与外电场强度（的大小，与外电场强度（E）有关，比例系数）有关，比例系数称为分子极化率。称为分子极化率。 (a)无电场无电场（b）有电）有电场场 图图1 1 偶极子在电场中取向偶极子在电场中取向11Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能按照极化机理不同，有电子极化率按照极化机理不同，有电子极化率 ，原子极化率，原子极化率 和取向和取向极化率极化率 =（ 为永久偶极矩为永久偶极矩） 对于对于极性分子极性分子: : 对于对于非极性分子非极性分子: : 高分子内原子间主要由共价键连结，成键电子对的电子

9、高分子内原子间主要由共价键连结，成键电子对的电子云偏离两成键原子的中间位置的程度，决定了键是极性的还是云偏离两成键原子的中间位置的程度，决定了键是极性的还是非极性的以及极性的强弱。各原子在分子中的位置和排列，使非极性的以及极性的强弱。各原子在分子中的位置和排列，使分子具有确定的几何构型和构象，分子中的核电荷和电子云也分子具有确定的几何构型和构象，分子中的核电荷和电子云也各有一定的分布，正负电荷分布各有一个中心，正负电荷中心各有一定的分布，正负电荷分布各有一个中心，正负电荷中心相重合的分子为非极性分子，不相重合便形成极性分子。相重合的分子为非极性分子，不相重合便形成极性分子。12Chapter9

10、 聚合物的其它性能聚合物的其它性能根根据据高高聚聚物物中中各各种种基基团团的的有有效效偶偶极极矩矩，高高聚聚物物按按极极性性大大小小分为四类：分为四类：非极性非极性：PEPE、PPPP、PTFEPTFE弱极性弱极性：PSPS、NRNR极性极性：PVCPVC、PAPA、PVAcPVAc、PMMAPMMA强极性强极性：PVAPVA、PETPET、PANPAN、酚醛树脂、氨基树脂、酚醛树脂、氨基树脂 注：高聚物的有效偶极矩与所带基团的偶极矩不完全一注：高聚物的有效偶极矩与所带基团的偶极矩不完全一致，结构对称性会导致偶极矩部分或全部相互抵消致，结构对称性会导致偶极矩部分或全部相互抵消。 13Chapt

11、er9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能界面极化界面极化产生于非均相介质界面处的极化，它是由于在外电场的产生于非均相介质界面处的极化，它是由于在外电场的作用下，电介质中的电子或离子在界面处堆集的结果。作用下，电介质中的电子或离子在界面处堆集的结果。耗时：较长，从几分之一秒至几分钟，甚至更长。耗时：较长，从几分之一秒至几分钟，甚至更长。共混、填充聚合物体系以及泡沫聚合物体系有时会发生共混、填充聚合物体系以及泡沫聚合物体系有时会发生界面极化。界面极化。对均质聚合物，在其内部的杂质、缺陷或晶区、非晶区对均质聚合物，在其内部的杂质、缺陷或晶区、非晶区界面上，都有可能产生界面极化。界面上，都有可能产生界

12、面极化。界面极化的测量（要使用低频技术），是研究高聚物共界面极化的测量（要使用低频技术），是研究高聚物共混物的一种工具。混物的一种工具。14Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能二、聚合物的介电性能二、聚合物的介电性能1 1、介电常数介电常数介电常数介电常数 介质电容器的电容介质电容器的电容C比真空比真空电容器的电容电容器的电容C0增加的倍数。增加的倍数。式中：式中： 为极板上的原有电荷，为极板上的原有电荷， 为感应电荷。为感应电荷。 真空真空电介电介质质图图2平行板电容器示意图平行板电容器示意图15Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能l 是衡量高聚物极化程度的宏观物

13、理量是衡量高聚物极化程度的宏观物理量。表表征电介质储存电荷和电能的能力，从上式可征电介质储存电荷和电能的能力，从上式可以看出，介电常数越大，极板上产生的感应以看出，介电常数越大，极板上产生的感应电荷电荷Q和储存的电能越多。和储存的电能越多。 l把电介质引入真空电容器，引起极板上电荷量增把电介质引入真空电容器，引起极板上电荷量增加，电容增大，这是加，电容增大，这是由于在电场作用下，电介质中由于在电场作用下，电介质中的电荷发生了再分布，靠近极板的介质表面上将产的电荷发生了再分布，靠近极板的介质表面上将产生表面束缚电荷，结果使介质出现宏观的偶极生表面束缚电荷，结果使介质出现宏观的偶极，这，这一现象称

14、为一现象称为电介质的极化电介质的极化。16Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能l高分子电介质的极化现象的分子解释电介质高分子电介质的极化现象的分子解释电介质在外电场下发生极化的现象，是其内部分子在外电场下发生极化的现象，是其内部分子和原子的电荷在电场中运动的宏观表现。要和原子的电荷在电场中运动的宏观表现。要深入了解极化现象的本质，就必须在分子的深入了解极化现象的本质，就必须在分子的水平上去考察极化作用。水平上去考察极化作用。17Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能介电常数在宏观上反映了电介质的极化程度，它与分子极化率介电常数在宏观上反映了电介质的极化程度，它与分子极

15、化率介电常数在宏观上反映了电介质的极化程度，它与分子极化率介电常数在宏观上反映了电介质的极化程度，它与分子极化率存在着如下的关系：存在着如下的关系：存在着如下的关系：存在着如下的关系： 式中式中、M、 分别为电介质的摩尔极化强度、分子量和密分别为电介质的摩尔极化强度、分子量和密度，度，N0为阿佛加德罗常数。为阿佛加德罗常数。对非极性介质对非极性介质，此式称，此式称Clausius-Mosotti方程；方程；对极性介质对极性介质，此式称，此式称Debye方程。方程。18Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能根据上式，我们可以根据上式，我们可以通过测量电介质介电系数求得分通过测量电介质

16、介电系数求得分子极化率子极化率。另外实验得知，。另外实验得知，对非极性介质，介电系数对非极性介质，介电系数与介质的光折射率与介质的光折射率n n的平方相等的平方相等， ，此式此式联系着介质的电学性能和光学性能。联系着介质的电学性能和光学性能。19Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能2、介电损耗介电损耗定义：聚合物在定义：聚合物在交变电场交变电场中中取向极化取向极化时，伴时，伴随着能量消耗，使介质本身发热，这种现象随着能量消耗，使介质本身发热，这种现象称为聚合物的介电损耗。称为聚合物的介电损耗。20Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能产生原因：产生原因：（1）电导损耗

17、电导损耗 ：指电介质所含的指电介质所含的导电载流子导电载流子在电在电场作用下流动时，因场作用下流动时，因克服电阻所消耗的电能。克服电阻所消耗的电能。这这部分损耗在交变电场和恒定电场中都会发生部分损耗在交变电场和恒定电场中都会发生。由。由于通常聚合物导电性很差，故于通常聚合物导电性很差，故电导损耗一般很小电导损耗一般很小。（2）极化损耗极化损耗 ：这是由于分子这是由于分子偶极子偶极子的取向极化的取向极化造成的造成的。取向极化是一个松弛过程。取向极化是一个松弛过程，交变电场使，交变电场使偶极子转向时，转动速度滞后于电场变化速率，偶极子转向时，转动速度滞后于电场变化速率，使一部分使一部分电能损耗于克

18、服介质的内粘滞阻力上，电能损耗于克服介质的内粘滞阻力上，这部分损耗有时是很大的。这部分损耗有时是很大的。 21Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能极性电介质在电场中发生极化时，如果电场的频极性电介质在电场中发生极化时，如果电场的频率很低，偶极子的转向完全跟得上电场的变化，率很低，偶极子的转向完全跟得上电场的变化，电场的能量基本上不被损耗，介电损耗就很小。电场的能量基本上不被损耗，介电损耗就很小。当交变电场的频率提高时，由于介质的内粘滞作当交变电场的频率提高时，由于介质的内粘滞作用，偶极子的转向受到摩擦阻力的影响，落后于用，偶极子的转向受到摩擦阻力的影响，落后于电场的变化，在电场作

19、用下发生强迫运动，电场电场的变化，在电场作用下发生强迫运动，电场损耗的能量很大。损耗的能量很大。22Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能若交变电场频率进一步提高，致使偶极子取向完若交变电场频率进一步提高，致使偶极子取向完全跟不上电场变化，取向极化将不发生，这时介全跟不上电场变化，取向极化将不发生，这时介电损耗也很小。电损耗也很小。由此可见，只有当由此可见，只有当电场变化速度电场变化速度与与微观运动单元微观运动单元的本征极化速度相当时的本征极化速度相当时，介电损耗才较大。，介电损耗才较大。对非极性聚合物而言，电导损耗可能是主要的。对非极性聚合物而言，电导损耗可能是主要的。对极性聚合

20、物的介电损耗而言，其主要部分为极对极性聚合物的介电损耗而言，其主要部分为极化损耗。化损耗。23Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能l 介电损耗表征：介电损耗表征：对于电介质电容器，在交流电场中，因电介质取向对于电介质电容器，在交流电场中，因电介质取向极化跟不上外加电场的变化，发生介电损耗。由于介极化跟不上外加电场的变化，发生介电损耗。由于介质的存在，通过电容器的电流与外加电压的相位差不质的存在，通过电容器的电流与外加电压的相位差不再是再是90，而等于，而等于=90-。用介电损耗角的正切用介电损耗角的正切tg表示材料介电损耗大小。表示材料介电损耗大小。24Chapter9 聚合物的

21、其它性能聚合物的其它性能 常用常用复数介电常数复数介电常数来表示介电常数和介电损耗两方来表示介电常数和介电损耗两方面的性质：面的性质： 为实部，即通常实验测得的为实部，即通常实验测得的 为虚部，称介电损耗为虚部，称介电损耗介电损耗大小的表征介电损耗大小的表征一般高聚物的介电损耗一般高聚物的介电损耗：25Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能式中式中称介电损耗角，称介电损耗角， 介电损耗正切。介电损耗正切。 的物理意义是在每个交变电压周期中，的物理意义是在每个交变电压周期中，介质损介质损耗的能量与储存能量之比耗的能量与储存能量之比。 越小，表示能越小，表示能量损耗越小。理想电容器（即

22、真空电容器）量损耗越小。理想电容器（即真空电容器） =0=0，无能量损失。，无能量损失。 正比于正比于 ，故，故也常用也常用 表示材料介电损耗的大小表示材料介电损耗的大小。 26Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能应用应用（1）聚合物作电工绝缘材料、电缆外皮、护套或聚合物作电工绝缘材料、电缆外皮、护套或电容器介质材料电容器介质材料：介电损耗越小越好。否则，不仅介电损耗越小越好。否则，不仅消耗较多电能，消耗较多电能，还会引起材料本身发热，加速材料还会引起材料本身发热，加速材料老化破坏，引发事故。老化破坏，引发事故。（2）需要利用介电损耗进行需要利用介电损耗进行聚合物高频干燥、塑聚合

23、物高频干燥、塑料薄膜高频焊接或大型聚合物制件高频热处理时料薄膜高频焊接或大型聚合物制件高频热处理时，则要求材料有较大的值。则要求材料有较大的值。27Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能l热合热合PVC等极性材料是适宜的。而等极性材料是适宜的。而PE薄膜等非极性材薄膜等非极性材料就很难用高频热合。料就很难用高频热合。l轮胎经高频热处理消除内应力轮胎经高频热处理消除内应力，可大幅度延长使用寿命。，可大幅度延长使用寿命。l塑料注射成型时常因含水而产生气泡，经高频干燥能很塑料注射成型时常因含水而产生气泡，经高频干燥能很好解决这个问题。好解决这个问题。28Chapter9 聚合物的其它性能

24、聚合物的其它性能(3)(3)高聚物的介电松弛谱高聚物的介电松弛谱l 高分子高分子分子运动的时间与温度依赖性分子运动的时间与温度依赖性可在其介电性可在其介电性质上得到反映。借助于介电参数的变化可研究聚合物质上得到反映。借助于介电参数的变化可研究聚合物的松弛行为。的松弛行为。l在固定频率下测试在固定频率下测试固体固体聚合物试样的聚合物试样的介电常数和介介电常数和介电损耗随温度的变化电损耗随温度的变化、或者在一定温度下测试试样或者在一定温度下测试试样的的介电性质随频率的变化介电性质随频率的变化，可得同分子运动有关的，可得同分子运动有关的特征谱图，称之为聚合物的特征谱图，称之为聚合物的介电松弛谱介电松

25、弛谱，前者为温前者为温度谱，后者为频率谱。度谱，后者为频率谱。29Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能l它与力学松弛谱一样用于研究高聚物的转变，特它与力学松弛谱一样用于研究高聚物的转变，特别是别是多重转变。多重转变。l测定聚合物介电松弛谱的方法主要有测定聚合物介电松弛谱的方法主要有热释电流法热释电流法（TSC）。）。lTSC属属低频测量低频测量，频率在，频率在10-310-5Hz范围，分辩范围，分辩率高于动态力学和以往的介电方法。率高于动态力学和以往的介电方法。30Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能介电松弛法介电松弛法T聚氯乙烯的T曲线31Chapter9 聚合物

26、的其它性能聚合物的其它性能介电损耗温度谱示意图介电损耗温度谱示意图32Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能在这些图谱上，高聚物的介电损耗一般都出现一个在这些图谱上，高聚物的介电损耗一般都出现一个以上的极大值，分别对应于以上的极大值，分别对应于不同尺寸运动单元的偶不同尺寸运动单元的偶极子在电场中的介电损耗极子在电场中的介电损耗( (因偶极子的取向极化过程因偶极子的取向极化过程伴随着分子运动过程伴随着分子运动过程，运动模式各异，其松弛时间运动模式各异，其松弛时间也不一致也不一致, ,其受阻程度不同其受阻程度不同) )按照这些损耗峰在图谱按照这些损耗峰在图谱上出现的先后，在温度谱上从高

27、温到低温，在频率上出现的先后，在温度谱上从高温到低温，在频率谱上从低频到高频，依次用谱上从低频到高频，依次用 、 、 命名。命名。33Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能介介电电性性能能和和动动态态力力学学性性能能有有哪哪些些表表观观相相似似性性，从从分分子子尺度上加以说明？尺度上加以说明？图图3PMMA的的和和之间的比较之间的比较34Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能答答：聚聚合合物物的的电电性性能能常常常常和和它它们们的的机机械械行行为为有有关关。电电阻阻系系数数类类似似黏黏度度，而而介介电电常常数数和和介介电电损损耗耗类类似似于于弹弹性性柔柔量量和和机机械械

28、损损耗耗因因子子（内内耗耗）。介介电电损损耗耗因因子子和和机机械械损损耗耗因因子子谱图中的主峰在相同的转变温度下出现。谱图中的主峰在相同的转变温度下出现。 在分子长度上它们是有关的，因为同属松弛过程，一在分子长度上它们是有关的，因为同属松弛过程，一个是由个是由偶极子跟随着电场的变化而变化所引起的偶极子跟随着电场的变化而变化所引起的，而另一，而另一个是个是大分子跟随着外加力场的变化所引起的大分子跟随着外加力场的变化所引起的。35Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能另外：另外： 图图3是是PMMA的介电损耗同的介电损耗同力学损耗角正切随温度的变化，力学损耗角正切随温度的变化，可以看到

29、存在两种运动机理的电可以看到存在两种运动机理的电学与力学响应。学与力学响应。其中其中 转变对应于玻璃化转变，转变对应于玻璃化转变，对力学性能较敏感，对力学性能较敏感， 转变对应转变对应于酯基运动，对介电性能更敏感。于酯基运动，对介电性能更敏感。36Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能三、影响聚合物介电性能的因素三、影响聚合物介电性能的因素l高分子材料的介电性能高分子材料的介电性能首先与材料的极性有首先与材料的极性有关关。这是因为在几种介质极化形式中，。这是因为在几种介质极化形式中，偶极偶极子的取向极化偶极矩最大子的取向极化偶极矩最大，影响最显著。，影响最显著。37Chapter9

30、 聚合物的其它性能聚合物的其它性能决定聚合物介电损耗大小的决定聚合物介电损耗大小的内在因素内在因素： 分子极性大小和极性基团的密度分子极性大小和极性基团的密度 极性基团的可动性极性基团的可动性38Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能l主要包括高聚物分子极性大小、极性基团的密度和极性基团的主要包括高聚物分子极性大小、极性基团的密度和极性基团的可动性。可动性。l高聚物分子极性愈大，极性基团密度愈大，则介电损耗愈大。高聚物分子极性愈大，极性基团密度愈大，则介电损耗愈大。l非极性高聚物的非极性高聚物的tgtg一般在一般在10104 4 ，而极性高聚物的，而极性高聚物的tgtg一般一般在在

31、10102 2数量级。数量级。1、结构、结构l 极性基团位置的影响：极性基团位置的影响：l主链上的极性基团主链上的极性基团 影响小影响小l侧基上的极性基团侧基上的极性基团 影响大影响大39Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能表表 常见聚合物的介电系数（常见聚合物的介电系数（60HZ）和介电损耗角正切）和介电损耗角正切聚聚 合合 物物聚聚 合合 物物聚四氟乙聚四氟乙烯烯2.02聚碳酸聚碳酸酯酯2.973.719四氯乙烯四氯乙烯六氟丙六氟丙烯共聚物烯共聚物2.13聚砜聚砜3.1468聚丙烯聚丙烯2.223聚氯乙聚氯乙烯烯3.23.670200聚三氟聚聚三氟聚乙烯乙烯2.2412聚甲基

32、聚甲基丙烯酸丙烯酸甲酯甲酯3.33.9400600低密度聚低密度聚乙烯乙烯2.252.352聚甲醛聚甲醛3.740高密度聚高密度聚乙烯乙烯2.302.352尼龙尼龙6 63.8100400ABSABS树酯树酯2.45.040300尼龙尼龙66664.0140600聚苯乙烯聚苯乙烯2.453.1013酚醛树酚醛树酯酯5.06.56001000高抗冲聚高抗冲聚苯乙烯苯乙烯2.454.75硝化纤硝化纤维素维素7.07.59001200聚苯醚聚苯醚2.5820聚偏氟聚偏氟乙烯乙烯8.440Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能 聚乙烯醇缩醛类的介电损耗与温度的关系如下图（图聚乙烯醇缩醛类的

33、介电损耗与温度的关系如下图（图9-49-4），图中曲），图中曲线加线加“1“1，2 2，3 3，4”4”，试解释分子结构对介电性能的影响。，试解释分子结构对介电性能的影响。 T()tan图图9-4聚乙烯醇缩醛类的介电损耗与温度的关系聚乙烯醇缩醛类的介电损耗与温度的关系123441Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能n=0缩乙醛缩乙醛n=1缩丙醛缩丙醛n=2缩丁醛缩丁醛n=6缩辛醛缩辛醛42Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能由由图图可可见见，缩缩醛醛的的侧侧链链越越短短，其其侧侧基基运运动动越越困困难难，极极性性基基团团取取向向越越困困难难，松松弛弛也也越越慢慢，介

34、介电电损损耗耗也也越越高高，而而且且所所出出现现的的松松弛弛峰峰值值也也在在高高温温，故故图图上上的的tantan峰峰值值次序为：次序为：43Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能050T()tan3214132几种乙二醇的聚酯几种乙二醇的聚酯（1）丁二酸）丁二酸（2）己二酸）己二酸（3）癸二酸）癸二酸根据图根据图9-59-5说明这几种高分子材料的介电损耗说明这几种高分子材料的介电损耗与温度的关系与温度的关系 图图9-5几种高分子材料的介电损耗几种高分子材料的介电损耗与温度的关系与温度的关系44Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能脂肪族聚酯随着主链上脂肪族聚酯随着主链

35、上CH2数目的增加数目的增加，分子极性减少，分子极性减少，从而介电损耗较小从而介电损耗较小。 45Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能l分子链活动能力对偶极子取向有重要影响分子链活动能力对偶极子取向有重要影响，例如在例如在玻璃态下，链段运动被冻结，结构单元上极性基团的玻璃态下，链段运动被冻结，结构单元上极性基团的取向受链段牵制，取向能力低；而在高弹态时，链段取向受链段牵制，取向能力低；而在高弹态时，链段活动能力大，极性基团取向时受链段牵制较小，因此活动能力大，极性基团取向时受链段牵制较小，因此同一聚合物高弹态下的介电系数和介电损耗要比玻璃同一聚合物高弹态下的介电系数和介电损耗要比

36、玻璃态下大态下大。如聚氯乙烯的介电常数在玻璃态时为如聚氯乙烯的介电常数在玻璃态时为3.5，到，到高弹态增加到约高弹态增加到约15，聚酰胺的介电常数玻璃态为，聚酰胺的介电常数玻璃态为4.0，到高弹态增加到近到高弹态增加到近50。46Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能l交联、取向或结晶交联、取向或结晶使分子间作用力增加限使分子间作用力增加限制了分子的运动，制了分子的运动， 、 减少；减少；l支化支化减少分子间作用力，减少分子间作用力， 增加，增加， 增增大大 。 47Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能图图96为三种不同涤纶薄膜的介电损耗与温度的关系，从凝为三种不同涤

37、纶薄膜的介电损耗与温度的关系，从凝聚态结构上的差别，解释这三种曲线的不同？聚态结构上的差别，解释这三种曲线的不同？1000100200246810132PETTg=61103Hz时时T()102tan图图9-6三种涤纶薄膜的介电损耗与温度的关系三种涤纶薄膜的介电损耗与温度的关系1、非晶态、非晶态2、结晶态、结晶态3、取向态、取向态48Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能由图由图9-69-6可见，非晶态的可见，非晶态的峰最突出，这是非晶相峰最突出，这是非晶相线形高分子链段运动能力大，损耗电能的典型峰线形高分子链段运动能力大，损耗电能的典型峰（曲线（曲线1 1）；而晶态和取向态（曲线

38、）；而晶态和取向态（曲线2 2和和3 3），由于），由于链段受到晶格和取向结构的束缚，所以链段受到晶格和取向结构的束缚，所以峰都不峰都不明显。三条曲线上明显。三条曲线上峰相差不多，说明在此区域峰相差不多，说明在此区域内，侧基或某些链节的松弛运动受凝聚态结构的内，侧基或某些链节的松弛运动受凝聚态结构的影响较小。影响较小。 13249Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能2、外来物的影响外来物的影响增塑剂的加入增塑剂的加入使体系黏度降低，有利于取使体系黏度降低，有利于取向极化，向极化，介电损耗峰移向低温介电损耗峰移向低温。极性增塑。极性增塑剂或导电性杂质的存在会使剂或导电性杂质的存在会

39、使和和都增都增大。大。 50Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能PVClgtan1.51.00.5-1000100T()(a)图图9-7高分子材料的介电损耗与温度的关系高分子材料的介电损耗与温度的关系这这是是PVCPVC加加增增塑塑剂剂的的情情况况，当当增增塑塑剂剂浓浓度度中中等等时时会会出出现双峰，现双峰，低温峰是增塑剂的低温峰是增塑剂的Tg。高温峰是。高温峰是PVCPVC的的Tg。51Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能频率和温度与力学松弛相似频率和温度与力学松弛相似:T升高，升高， 增大增大3、频率、频率图图102介电系数和介电损耗与频率介电系数和介电损耗与频

40、率(a)及温度及温度(b)的关系的关系T1T2T2 T1”0”T1T2maxmaxtg12TmaxTmaxTtg122 1”（a）（b）52Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能思考题思考题非极性聚合物是否可以用介电松弛谱表征非极性聚合物是否可以用介电松弛谱表征其分子结构特征？其分子结构特征？53Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能54Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能一、高聚物的导电机理一、高聚物的导电机理二、导电性的表征二、导电性的表征三、影响导电性的因素三、影响导电性的因素四、四、导电性高分子导电性高分子 9.3聚合物聚合物导电性能导电性能55C

41、hapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能高聚物主要存在两种导电机理：高聚物主要存在两种导电机理：一一般般高高聚聚物物主主要要是是离离子子电电导导。有有强强极极性性原原子子或或基基团团的的高高聚聚物物在在电电场场下下产产生生本本征征解解离离，可可产产生生导导电电离离子子。非非极极性性高高聚聚物物本本应应不不导导电电，理理论论比比体体积积电电阻阻为为1025.cm，但但实实际际上上要要大大许许多多数数量量级级，原原因因是是杂杂质质（未未反反应应的的单单体体、残残留留催催化化剂剂、助助剂剂以以及水分）离解带来的。及水分）离解带来的。聚合物导体、半导体主要是电子电导。聚合物导体、半导体主要是电

42、子电导。 一、一、高聚物的导电机理高聚物的导电机理56Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能电电阻阻率率（未未特特别别注注明明时时指指体体积积电电阻阻率率）是是材材料料最最重重要要的的电电学学性性质质之之一一。按按其其大大小小将将材材料料分分为为导导体体、半半导体和绝缘体三类导体和绝缘体三类。导体导体 0103.cm半导体半导体 103108.cm绝缘体绝缘体 1081018.cm以上以上有时也用有时也用电导率电导率表示，表示，电导率是电阻率的倒数电导率是电阻率的倒数。 二、导电性的表征导电性的表征体积电阻率体积电阻率是指体积电流方向的直流场强与是指体积电流方向的直流场强与该处体积

43、电流密度之比。该处体积电流密度之比。表面电阻率表面电阻率是沿试样表面电流方向的直流场强与是沿试样表面电流方向的直流场强与该处单位长度的表面电流之比。该处单位长度的表面电流之比。57Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能极性聚合物的导电性远大于非极性聚合物极性聚合物的导电性远大于非极性聚合物。共轭体系越完整，导电性越好。共轭体系越完整，导电性越好。结晶度增大使电子电导增加，但离子电导减少。结晶度增大使电子电导增加，但离子电导减少。“杂质杂质”含量越大，导电性越好。含量越大，导电性越好。温温度度升升高高，电电阻阻率率急急剧剧下下降降，导导电电性性增增加加，利利用用这这点点可可以测定以测

44、定 ，因为使，因为使 1/T曲线有突变。曲线有突变。（6 6） Mn增加使其电子电导增大增加使其电子电导增大三、三、导电性的总结导电性的总结58Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能导电性高分子可分为以下三类：导电性高分子可分为以下三类：结结构构型型：聚聚合合物物自自身身具具有有长长的的共共轭轭大大键键结结构构，如如聚聚乙乙炔炔、聚聚苯苯乙乙炔炔等等，通通过过“掺掺杂杂”可可以以提提高高导导电电率率6 67 7个数量级，一个典型例子是用个数量级，一个典型例子是用AsFAsF3 3掺杂聚乙炔。掺杂聚乙炔。四、四、 导电性高分子导电性高分子59Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的

45、其它性能电荷转移复合物电荷转移复合物：由：由电子给体电子给体分子和分子和电子受体电子受体分子组成的复合物，目前研究较多的是高分子给分子组成的复合物，目前研究较多的是高分子给体与小分子受体的复合物，如聚体与小分子受体的复合物，如聚2-乙烯吡啶或聚乙烯吡啶或聚乙烯基咔唑作为高分子电子给体。乙烯基咔唑作为高分子电子给体。碘作为电子受体，可做成高效率的固体电池。碘作为电子受体，可做成高效率的固体电池。添加型：添加型：在树脂中添加导电的金属（粉或纤维）在树脂中添加导电的金属（粉或纤维）或炭粒等组成。其导电机理是导电性粒子相互接或炭粒等组成。其导电机理是导电性粒子相互接触形成连续相而导电，因而触形成连续相

46、而导电，因而金属粉的含量要超过金属粉的含量要超过50。60Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能聚对苯撑（聚对苯撑（PPP)聚吡咯衍生物（聚吡咯衍生物（PPy)聚噻吩聚噻吩(PTP)聚苯胺（聚苯胺（PAn)聚对苯撑乙炔衍生物（聚对苯撑乙炔衍生物（PPV)61Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能l掺杂掺杂导电态的应用导电态的应用：电池、电色显示器件和超：电池、电色显示器件和超电容（电容（super-capacitorsuper-capacitor）的的电极材料、静电屏电极材料、静电屏蔽材料、金属防腐蚀材料、电解电容器、微波吸蔽材料、金属防腐蚀材料、电解电容器、微波吸收隐

47、身材料、电致发光器件正极修饰材料、透明收隐身材料、电致发光器件正极修饰材料、透明导电涂层、化学和生物传感器、导电纤维导电涂层、化学和生物传感器、导电纤维l中中性性半导态的应用半导态的应用：电致发光材料、场效应管：电致发光材料、场效应管（FETFET）半导体材料半导体材料五、五、导电性高分子最新的应用：导电性高分子最新的应用：62Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能目前存在的问题目前存在的问题加工性不好加工性不好稳定性不好稳定性不好较难合成结构均一较难合成结构均一的的polymer发展方向发展方向合成可溶性导电合成可溶性导电polymer复合型导电复合型导电polymer超导超导分

48、子导电分子导电光、电、磁多功能光、电、磁多功能63Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能一、定义一、定义二、静电的危害二、静电的危害三、消除静电的措施：三、消除静电的措施：四、四、应用应用聚合物聚合物静电现象静电现象64Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能 任何两个固体，不论其化学组成是否相同，任何两个固体，不论其化学组成是否相同，只要它们的物理状态不同，其内部结构中电荷载只要它们的物理状态不同，其内部结构中电荷载体能量的分布也就不同体能量的分布也就不同。这样。这样两个固体接触时，两个固体接触时，在固在固- -固表面就会发生电荷的再分配固表面就会发生电荷的再分配。在它

49、们重。在它们重新分离之后，每一固体将带有比接触或摩擦前更新分离之后，每一固体将带有比接触或摩擦前更多的正（或负）电荷。这种现象称为多的正（或负）电荷。这种现象称为静电现象静电现象。 一、一、 静电现象：静电现象：65Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能 高聚物在生产、加工和使用过程中会高聚物在生产、加工和使用过程中会与其他材料、器件发生接触或摩擦，会有与其他材料、器件发生接触或摩擦，会有静电发生。由于静电发生。由于高聚物的高绝缘性而使静高聚物的高绝缘性而使静电难以漏导电难以漏导，吸水性低的聚丙烯腈纤维加，吸水性低的聚丙烯腈纤维加工时的静电可达工时的静电可达1515千伏以上。千伏以

50、上。 66Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能二、静电的危害二、静电的危害l静电妨碍正常的加工工艺；静电妨碍正常的加工工艺；l静电作用损坏产品质量；静电作用损坏产品质量；l可能危及人身及设备安全可能危及人身及设备安全67Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能绝缘体表面的静电可以通过三条途径消失：绝缘体表面的静电可以通过三条途径消失： （1 1）通过空气（雾气）消失）通过空气（雾气）消失 （2 2）沿着表面消失）沿着表面消失 （3 3）通过绝缘体体内消失）通过绝缘体体内消失 因此可在三方面采取适当的措施，消除已经产生因此可在三方面采取适当的措施，消除已经产生的静电。的静

51、电。 三、消除静电的措施三、消除静电的措施68Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能1.1.将将抗静电剂抗静电剂加到高分子材料中或涂布在加到高分子材料中或涂布在表面。抗静电剂是一些表面。抗静电剂是一些表面活化剂表面活化剂，如阴，如阴离子型离子型（烷基磺酸钠、芳基磺酸酯等）、（烷基磺酸钠、芳基磺酸酯等）、阳离子型阳离子型（季胺盐、胺盐等）以及（季胺盐、胺盐等）以及非离子非离子型型（聚乙二醇等）。纤维纺丝工序中采取（聚乙二醇等）。纤维纺丝工序中采取“上油上油”的办法，给纤维表面涂上一层吸的办法，给纤维表面涂上一层吸湿性的油剂，增加导电性。湿性的油剂，增加导电性。 69Chapter9

52、聚合物的其它性能聚合物的其它性能2.2.提高高聚物的体积电导率提高高聚物的体积电导率 最方便的方法是最方便的方法是添加炭黑、金属细添加炭黑、金属细粉或导电纤维粉或导电纤维，制成防静电橡皮或防静，制成防静电橡皮或防静电塑料。电塑料。 70Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能 静电现象有时也能加以利用。如静静电现象有时也能加以利用。如静电复印、静电记录、静电印刷、静电涂电复印、静电记录、静电印刷、静电涂敷、静电分离与混合、静电医疗等，都敷、静电分离与混合、静电医疗等，都成功地利用了高分子材料的静电作用。成功地利用了高分子材料的静电作用。 四、应用四、应用71Chapter9 聚合物的

53、其它性能聚合物的其它性能聚合物的其他电学性质聚合物的其他电学性质 一、力电性一、力电性在在机机械械力力的的作作用用下下，高高聚聚物物的的电电学学性性质质反反映映主主要要是是压压电电效效应。应。将将高高聚聚物物的的试试样样置置于于两两电电极极之之间间，在在机机械械力力的的作作用用下下，因因发发生生形形变变（伸伸长长线线缩缩短短）而而发发生生极极化化，同同时时产产生生电电场场，这这种种现现象象称称正正压压电电效效应应。反反之之，在在高高聚聚物物试试样样上上加加上上电电场场，试试样样发发生生相相应应的的形形变变，同同时时产产生生应应力力，这这个个现现象象称称为为逆逆压压电效应电效应。产产生生压压电电

54、效效应应的的高高聚聚物物主主要要结结晶晶高高聚聚物物（单单轴轴取取向向）和和高高分子驻极体分子驻极体。如。如PVCPVC、PCPC、PTFEPTFE和和HDPEHDPE等。等。利用高聚物的压电效应，可做成话筒、传感器等转换元件利用高聚物的压电效应，可做成话筒、传感器等转换元件。72Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能二、热电性热电性 在在热热的的作作用用下下，高高聚聚物物材材料料具具有有热热释释电电性性，这这是是非非常常重重要要的电学性质。的电学性质。驻驻极极体体：将将电电介介质质置置于于高高压压电电场场中中极极化化，随随即即冻冻结结极极化化电电荷荷，可可获获得得静静电电持持久久

55、极极化化，这这种种长长寿寿命命的的非非平平衡衡电电矩矩的的电电介质称驻极体。介质称驻极体。高高聚聚物物驻驻极极体体研研究究从从上上世世纪纪四四十十年年代代开开始始，现现已已投投入入使使用用优优点点：聚聚偏偏氟氟乙乙烯烯、PETPET、PPPP、PCPC等等高高聚聚物物超超薄薄薄薄膜膜驻驻极极体体，广广泛泛用用作作电电容容器器传传声声隔隔膜膜，计计算算机机储储存存器器、爆爆炸炸起起爆爆器、血液凝固加速作用等方面。器、血液凝固加速作用等方面。73Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能l高聚物驻极体的制备方法高聚物驻极体的制备方法是：将高聚物薄膜夹是：将高聚物薄膜夹在两个电极中，加热到聚

56、合物的主转变温度以在两个电极中，加热到聚合物的主转变温度以上，然后施加电场，使薄膜极化一段时间。在上，然后施加电场，使薄膜极化一段时间。在电场作用下以一定速度缓慢冷却至室温（或低电场作用下以一定速度缓慢冷却至室温（或低温），最后撤去外电场。温），最后撤去外电场。74Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能l热释电流：热释电流：将上述高聚物驻极体夹在两电极将上述高聚物驻极体夹在两电极之间，接上微电流计再程序升温，在热的之间，接上微电流计再程序升温，在热的作用下，激发了分子链偶极的运动而发生作用下，激发了分子链偶极的运动而发生解取向极化，释放出退极化电荷，在电流解取向极化，释放出退极化电

57、荷，在电流计上记录到退极化电流，测得的放电电流计上记录到退极化电流，测得的放电电流随温度的变化称为热释电流谱（随温度的变化称为热释电流谱（TSC），又），又称为去称为去极化介电谱或热刺激电流谱极化介电谱或热刺激电流谱。75Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能三、光电性三、光电性光光电电导导性性：光光照照射射下下高高聚聚物物的的导导电电性性能能发发生生变变化的现象。化的现象。如如聚聚乙乙烯烯基基咔咔唑唑、聚聚萘萘酯酯等等吸吸收收光光能能而而放放出出光光电电子子，使使电电导导率率增增大大。在在信信息息传传递递方方面面得得到到了了一些应用。一些应用。76Chapter9 聚合物的其它性

58、能聚合物的其它性能Chapter9 Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能-光学性能1) 均相物质的光吸收均相物质的光吸收多数聚合物的化学键和基团的光吸收波长不在多数聚合物的化学键和基团的光吸收波长不在可见光谱内，因此均质聚合物，如非晶聚合物可见光谱内，因此均质聚合物，如非晶聚合物PMMA、PS、PC等及结晶度很低的等及结晶度很低的PVC、PVA等是透明的等是透明的。如聚合物分子中含有较多的容易极化的基团，如聚合物分子中含有较多的容易极化的基团，如芳环、共轭双键和羰基等，吸收区可扩大到如芳环、共轭双键和羰基等，吸收区可扩大到可见光谱内，从而显示颜色。可见光谱内，从而显示颜色。77C

59、hapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能2) 非均相物质的光吸收非均相物质的光吸收结晶聚合物的分散相晶体粒子是透明的，当其尺寸结晶聚合物的分散相晶体粒子是透明的，当其尺寸大于可见光的波长，同时其折光指数与聚合物非晶大于可见光的波长，同时其折光指数与聚合物非晶区连续相相差较大时，照射的光现在晶体粒子界面区连续相相差较大时，照射的光现在晶体粒子界面上发生散射形成光雾成乳浊状，而不完全透明。上发生散射形成光雾成乳浊状，而不完全透明。填充聚合物的分散相填充粒子本身不透明，粒子尺填充聚合物的分散相填充粒子本身不透明，粒子尺寸大于可见光的波长时，填充粒子达到一定填充量寸大于可见光的波长时，填充粒子

60、达到一定填充量后，既不透光又不发生衍射，所以不透明。后，既不透光又不发生衍射，所以不透明。Chapter9 Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能-光学性能78Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能3) 提高聚合物制品透明性的方法提高聚合物制品透明性的方法采用不结晶或很难结晶而且性能较优良的均聚合物，采用不结晶或很难结晶而且性能较优良的均聚合物，例如例如PC、PMMA、PS、PVC等树脂制造透明塑料等树脂制造透明塑料制件。制件。采用难结晶的共聚物代替均聚物，例如加入少量采用难结晶的共聚物代替均聚物，例如加入少量环己撑二甲醇的共聚环己撑二甲醇的共聚PET树脂不结晶，制造透

61、明的树脂不结晶，制造透明的饮料瓶。饮料瓶。对对PP等结晶性塑料采用快冷却或加入成核剂的方等结晶性塑料采用快冷却或加入成核剂的方法来降低其结晶度和减小晶粒尺寸，可以减小雾法来降低其结晶度和减小晶粒尺寸，可以减小雾度和大大提高制品透明性。度和大大提高制品透明性。Chapter9 Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能-光学性能79Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能第九章第九章 高聚物的电、光、透气性能高聚物的电、光、透气性能第二节 光学性能使聚合物中不含或尽量少含使聚合物中不含或尽量少含Fe、Mn、Cu等重金等重金属离子，避免使用不溶性的固体填料，稳定剂和属离子，避免使

62、用不溶性的固体填料，稳定剂和颜料等。颜料等。部分混溶的高分子两相体系当分散相发生明显相分部分混溶的高分子两相体系当分散相发生明显相分离时透明度明显下降，提高其透明性的方法有：使离时透明度明显下降，提高其透明性的方法有：使两相的折光系数相近；减小分散相粒子尺寸，使光两相的折光系数相近；减小分散相粒子尺寸，使光线发生衍射透过。线发生衍射透过。拉伸取向（特别是双轴取向）可以提高拉伸取向（特别是双轴取向）可以提高PP、PET等聚合物的透明性。等聚合物的透明性。使树脂充分干燥，彻底去除其中的灰尘杂质。模使树脂充分干燥，彻底去除其中的灰尘杂质。模具表面高度抛光。采用适宜的模具结构和加工工艺。具表面高度抛光

63、。采用适宜的模具结构和加工工艺。3) 提高聚合物制品透明性的方法提高聚合物制品透明性的方法80Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能聚合物对光的反射聚合物对光的反射聚合物表面反射（光泽性）的控制和应用聚合物表面反射（光泽性）的控制和应用1）聚合物在进行挤出或注射加工时，熔体流速过高）聚合物在进行挤出或注射加工时，熔体流速过高或料温过低会导致熔体破裂现象，使制品表面粗糙无或料温过低会导致熔体破裂现象，使制品表面粗糙无光，光泽性变差。光，光泽性变差。2）结晶聚合物如）结晶聚合物如PE、PP、PA、PTFE等制品由于球等制品由于球晶粒子产生漫反射以及制品内反射消失，光泽性较差。晶粒子产生

64、漫反射以及制品内反射消失，光泽性较差。采取加入成核剂及快速冷却等方法可以提高光泽性。采取加入成核剂及快速冷却等方法可以提高光泽性。3）拉伸有利于减少材料的表面裂缝及材料中的空穴）拉伸有利于减少材料的表面裂缝及材料中的空穴和大球晶，因而取向和大球晶，因而取向(特别是双轴取向）后的薄膜和片特别是双轴取向）后的薄膜和片材的表面光泽性较好。材的表面光泽性较好。81Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能4）聚合物中加入粉状填料可以形成凹凸不平的表）聚合物中加入粉状填料可以形成凹凸不平的表面和消除内表面的反射，形成无光（消光）制品。面和消除内表面的反射，形成无光（消光）制品。5）橡胶增韧的塑料

65、表面光泽性较差。）橡胶增韧的塑料表面光泽性较差。6）珠光塑料制品。将两种不相容的折光指数不）珠光塑料制品。将两种不相容的折光指数不同的透明塑料进行共混可以制成具有美丽的珍珠同的透明塑料进行共混可以制成具有美丽的珍珠光泽或金属光泽的制品。光泽或金属光泽的制品。7）塑料光纤。）塑料光纤。聚合物对光的反射聚合物对光的反射聚合物表面反射（光泽性）的控制和应用聚合物表面反射（光泽性）的控制和应用82Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能渗透性渗透性 ：聚合物被气体或液体（小分子）透：聚合物被气体或液体（小分子）透过的性能；如果小分子是气体或者蒸气，聚过的性能；如果小分子是气体或者蒸气，聚合物

66、被气体或蒸气透过的性质称为合物被气体或蒸气透过的性质称为透气性透气性。聚合物的透气性聚合物的透气性83Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能聚合物的透气性聚合物的透气性84Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能气体透过理论气体透过理论透气理论一般用扩散理论来解释。一般认透气理论一般用扩散理论来解释。一般认为当气体透过聚合物时，是气体先溶解在为当气体透过聚合物时，是气体先溶解在聚合物固体薄膜内，然后在薄膜中向低浓聚合物固体薄膜内，然后在薄膜中向低浓度处扩散，最后从薄膜的另一面逸出。度处扩散，最后从薄膜的另一面逸出。聚合物的透气性聚合物的透气性85Chapter9 聚合物的

67、其它性能聚合物的其它性能 故扩散理论认为聚合物的透气性一方面取决于故扩散理论认为聚合物的透气性一方面取决于扩散系数，另一方面取决于气体在聚合物中的溶解扩散系数，另一方面取决于气体在聚合物中的溶解度。描述扩散理论的是度。描述扩散理论的是Fick定律：定律：Q=Ddc/dxAt式中：式中：Q气体扩散透过量（气体扩散透过量（cm3）；）；D扩散扩散系数（系数（cm3/s）；）；x薄膜的厚度（薄膜的厚度（cm）；）；c扩散扩散分子在聚合物中的浓度（分子在聚合物中的浓度（cm3/cm3固体）；固体）；A薄膜薄膜的面积（的面积（cm2）；）；t扩散时间（扩散时间（s）应用上式的条件为扩散气体浓度较低，扩散

68、系应用上式的条件为扩散气体浓度较低，扩散系数不依赖于浓度变化的情况。数不依赖于浓度变化的情况。聚合物的透气性聚合物的透气性86Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能令单位时间，单位面积的气体透过量为q， 即：q= -D dC/dx，积分 得q d=D(C1-C2) 即q=D(C1-C2)/d，该式适用于扩散进行了一段时间后的稳态。据亨利定律：C=SP，S气体在薄膜中的溶解度参数 则q=D S (P1-P2)/d=Pg(P1-P2)/d 式中：Pg=D S为渗透系数聚合物的透气性聚合物的透气性87Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能温度 Pg=P g o e-E p/R

69、T ，其中E p为透气活化能。由于E p0，所以T，P g ，透气性。透过气体的性质 透过气体的性质主要是气体的大小、形状和极性。若气体分子的极性与聚合物的极性相近，则该气体易溶入聚合物，亦易透过。 气体分子的大小和形状对透过性的影响一般认为气体分子直径小的更容易扩散，如：水甲醇乙醇。对于形状而言，分子直径相同的呈平面状较呈球形的透过性大。影响气体透过性的主要因素88Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能聚合物结构 1.极性及刚性 聚合物分子的极性及链的刚性限制链段运动。故气体对其的透气性就小。如：PETPE，NR、BR、SBR、CR、NBR的渗透系数依次减小。（但应注意聚合物与气体的极性应相似） 2.结晶与取向 结晶及取向影响链段运动，并限制气体溶解，因此阻碍气体透过 。影响气体透过性的主要因素89Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能 3.交联 交联影响链段运动，因而降低气体的透过性。 4.增塑剂 增塑剂的加入改善了大分子链的条件，因而使气体的透过性增大。 5.聚合物两相体系 两相体系的透气性介于两种均相物质之间。影响气体透过性的主要因素90Chapter9 聚合物的其它性能聚合物的其它性能聚合物透气性的应用聚合物透气性的应用防潮防潮防氧保鲜防氧保鲜透香问题透香问题贮气保暖贮气保暖选择性透过选择性透过聚合物的透气性聚合物的透气性91