材料表界面第六章

1、材料表界面第六章第1頁，共28頁，2022年，5月20日，4點36分，星期四第六章 高分子材料的表面張力第2頁，共28頁，2022年，5月20日，4點36分，星期四高分子材料：以高分子化合物為基礎(chǔ)的材料。包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復合材料。什么是高分子材料？粘結(jié)劑第3頁，共28頁，2022年，5月20日，4點36分，星期四高分子材料占飛機總重的65。（即使采用最輕鋁/鈦合金，其比重也大于2.7，而高分子材料的比重為1.5左右）高分子材料在國民經(jīng)濟中的地位第4頁，共28頁，2022年，5月20日，4點36分，星期四第5頁，共28頁，2022年，5月20日，4點36分，星期四高分

2、子材料的重要性第6頁，共28頁，2022年，5月20日，4點36分，星期四高聚物對其他材料的粘接合成纖維表面的染色 塑料表面的噴金 塑料薄膜的印刷 涂料對金屬或木材表面的涂覆 高分子材料表界面特性 意義高分子材料表界面特性表面張力是材料表界面的最基本性能之一。第7頁，共28頁，2022年，5月20日，4點36分，星期四6.2 表面形態(tài)對表面張力的影響6.1 表面張力與溫度的關(guān)系6.3 表面張力與相對分子質(zhì)量的關(guān)系6.4 表面張力與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系6.5 表面張力與內(nèi)聚能密度6.6 共聚和共混對表面張力的影響第六章 高分子材料的表面張力6.7 固體聚合物表面張力的測定方法第8頁，共28頁，2022

3、年，5月20日，4點36分，星期四表面張力 由于分子在體相內(nèi)部與界面上所處的環(huán)境是不同的，產(chǎn)生了凈吸力。而凈吸力會在界面各處產(chǎn)生一種張力。 把作用于單位邊界線上的這種力稱為表面張力，用 表示，單位是Nm-1。第9頁，共28頁，2022年，5月20日，4點36分，星期四6.1 表面張力與溫度的關(guān)系聚合物液體或熔體的表面張力也隨溫度的上升而下降。第10頁，共28頁，2022年，5月20日，4點36分，星期四 Guggenheim曾提出表面張力與溫度關(guān)系的經(jīng)驗式：0為T=0K時的表面張力，Tc為臨界溫度微分T/Tc 1正常溫度范圍內(nèi)，表面張力與溫度的關(guān)系呈直線關(guān)系。6.1 表面張力與溫度的關(guān)系臨界溫

4、度就是某種氣體能壓縮成液體的最高溫度，高于這個溫度，無論多大壓力都不能使它液化。第11頁，共28頁，2022年，5月20日，4點36分，星期四6.1 表面張力與溫度的關(guān)系利用表面張力與溫度的線性關(guān)系，可間接地測試固態(tài)聚合物的表面張力。-第一種得到表面張力的方法缺點：（1）沒有考慮相變的影響（2）測試結(jié)果不準確第12頁，共28頁，2022年，5月20日，4點36分，星期四 Macleod （麥克勞德）方程：為密度n為常數(shù) 密度一般隨溫度升高而下降。方程同樣表明表面張力隨溫度升高而下降。對聚合物來說，n值從3.0變化到4.4，可近似取作4。6.1 表面張力與溫度的關(guān)系第13頁，共28頁，2022年

5、，5月20日，4點36分，星期四6.2 表面形態(tài)對表面張力的影響高分子聚合物晶態(tài)非晶態(tài)晶態(tài)的密度一般高于非晶態(tài)晶態(tài)的表面張力一般高于非晶態(tài)高聚物熔體冷卻固化時，通常表面生成非晶態(tài)高聚物，本體則富集晶態(tài)高聚物，以降低體系的能量。如果使高聚物熔體在具有不同表面能的表面上冷卻，可得到結(jié)晶度不同的表面，這類表面具有不同的表面張力。 第14頁，共28頁，2022年，5月20日，4點36分，星期四6.2 表面形態(tài)對表面張力的影響第15頁，共28頁，2022年，5月20日，4點36分，星期四高聚物的性能與分子量的關(guān)系： Xb：聚合物的某種性能； Xb：分子量無窮大時的性能； Kb：常數(shù)； Mn：高聚物的數(shù)均

6、分子量。表面張力與分子量？6.3 表面張力與相對分子質(zhì)量的關(guān)系性能：如玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、熱容、比熱、熱膨脹系數(shù)、折射率、拉伸強度等。第16頁，共28頁，2022年，5月20日，4點36分，星期四 研究表明：同系高聚物的表面張力也隨分子量的增加而增加。但表面張力不是與分子量的M-1，而是與M-2/3呈線性關(guān)系，即： 表面張力與分子量的另一個有用的關(guān)系式是： 6.3 表面張力與相對分子質(zhì)量的關(guān)系 ：分子量無窮大時的表面張力（常數(shù)） 以-M-2/3或1/4對M-1作圖，并外推到高分子量區(qū)域，即可間接得到固態(tài)高聚物的表面張力。- 第二種得到表面張力的方法第17頁，共28頁，2022年，5月20日，4點3

7、6分，星期四6.3 表面張力與相對分子質(zhì)量的關(guān)系正烷烴第18頁，共28頁，2022年，5月20日，4點36分，星期四6.3 表面張力與相對分子質(zhì)量的關(guān)系聚乙二醇分子端基上的羥基之間發(fā)生氫鍵締合作用，結(jié)果使低聚物的性能變得像相對分子質(zhì)量無窮大一樣。特例第19頁，共28頁，2022年，5月20日，4點36分，星期四 等張比容是與物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)密切有關(guān)的量，摩爾體積與物質(zhì)的密度有關(guān)，因而也與溫度有關(guān)。因此，影響表面張力的兩個重要因素是溫度和分子結(jié)構(gòu)。6.4 表面張力與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系 等張比容經(jīng)驗公式：等張比容摩爾體積第20頁，共28頁，2022年，5月20日，4點36分，星期四第21頁，共28頁，2

8、022年，5月20日，4點36分，星期四6.4 表面張力與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系 等張比容經(jīng)驗公式：等張比容摩爾體積若聚合物單元組成明確，則可由等張比容估算其表面張力。- 第三種得到表面張力的方法第22頁，共28頁，2022年，5月20日，4點36分，星期四6.4 表面張力與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系第23頁，共28頁，2022年，5月20日，4點36分，星期四6.2 表面形態(tài)對表面張力的影響6.1 表面張力與溫度的關(guān)系6.3 表面張力與相對分子質(zhì)量的關(guān)系6.4 表面張力與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系第24頁，共28頁，2022年，5月20日，4點36分，星期四固體聚合物表面張力的測試方法（1）由熔融聚合物的表面張力-溫度關(guān)系外推；（2）由表面張力與分子量關(guān)系，以-Mn-2/3或 1/4對Mn-1作圖外推；（3）由等張比容法估算第25頁，共28頁，2022年，5月20日，4點36分，星期四下節(jié)課內(nèi)容6.5 表面張力與內(nèi)聚能密度6.6 共聚和共混對表面張力的影響第26頁，共28頁，2022年，5月20日，4點36分，星期