高分子材料結(jié)構(gòu)、性能與測試(陳曉峰)
《高分子材料結(jié)構(gòu)、性能與測試》以常用高分子材料作為具體研究對象，對其結(jié)構(gòu)與成型性能、使用性能之間的關(guān)系加以探討，并通過實驗測試加以驗證。內(nèi)容包括：高聚物結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系概述，高分子鏈的結(jié)構(gòu)，高分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，高聚物的屈服、斷裂和力學強度，高聚物的高彈性和黏彈性，高聚物的電學性能，高聚物的流變性能，高分子溶液及分子量和分子量分布等。通過學習，學生將掌握高分子的結(jié)構(gòu)對其物理性能、加工性能及應(yīng)用性能的重要影響，理解高分子結(jié)構(gòu)與性能之間的內(nèi)在聯(lián)系及其規(guī)律，為將來能對高分子材料合理地選擇和改性、并正確地加工成型奠定基礎(chǔ)。
本書為高職高專高分子材料加工工藝專業(yè)的學生教材，也可作為相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)人員的參考書以及職工培訓用書。
適讀人群 ：本書為高職高專高分子材料加工工藝專業(yè)的學生教材，也可作為相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)人員的參考書以及職工培訓用書。
本書以本地高分子加工企業(yè)中常用材料的分析為載體，通過對這些典型高分子材料的熱性能、力學性能、加工流變性、使用性能等做測試，讓學生直接感受這些材料在性能上的差異，引起學生的好奇心，再引導學生探討造成這些性能差異的原因，學習其結(jié)構(gòu)上的差異，并分析結(jié)構(gòu)對性能的影響，這樣的教學內(nèi)容和方式就比傳統(tǒng)模式易懂，有趣，實用，更為符合學生認知習慣和知識水平限制，也更符合企業(yè)崗位要求，突出了課程的實用特點和職業(yè)特點。
《高分子材料結(jié)構(gòu)、性能與測試》是高分子材料加工工藝專業(yè)的重要核心課程教材，內(nèi)容包括高聚物結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系概述，高分子鏈的結(jié)構(gòu)，高分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，高聚物的屈服、斷裂和力學強度，高聚物的高彈性和黏彈性，高聚物的電學性能，高聚物的流變性能，高分子溶液及分子量和分子量分布等。在編寫中，重點強調(diào)了高分子結(jié)構(gòu)對高分子成型加工工藝條件、配方設(shè)計、性能及應(yīng)用范圍等方面的影響。
傳統(tǒng)教學中，高分子物理課程是必學核心課，但其偏重理論描述和理論分析，內(nèi)容抽象、難懂；為了讓學生易學、易懂這些內(nèi)容，為后續(xù)高分子材料成型工藝的學習奠定良好基礎(chǔ)，我們以實際應(yīng)用的高分子材料作為具體研究對象，對其結(jié)構(gòu)與成型性能、使用性能之間的關(guān)系加以探討，并通過實驗測試加以驗證，同時避免安排大量理論性、抽象性過強的內(nèi)容。
在選擇教學案例時，以高分子加工企業(yè)中常用材料的分析為載體，通過對這些典型高分子材料的熱性能、力學性能、加工流變性、使用性能等做測試，讓學生直接感受這些材料在性能上的差異，引起學生的好奇心，再引導學生探討造成這些性能差異的原因，學習其結(jié)構(gòu)上的差異，并分析結(jié)構(gòu)對性能的影響，這樣的教學內(nèi)容和方式就比傳統(tǒng)模式易懂、有趣、實用，更為符合學生認知習慣和知識水平限制，也更符合企業(yè)崗位要求，突出了課程的實用特點和職業(yè)特點。
本教材由新疆輕工職業(yè)技術(shù)學院化工分院教師李蕓參加項目二的編寫，劉星佳參與項目三的編寫，陸明軍參與項目四的編寫，陳曉峰主編負責全書統(tǒng)稿和項目一、五、六的編寫，甘爭艷主編負責項目七、八的編寫，李慶寶審閱并提出了修改意見，新疆輕工職業(yè)技術(shù)學院領(lǐng)導及多名本專業(yè)教師給予了大力支持。編寫中的不足之處，敬請讀者批評指正。
編者
2016年6月
項目一高聚物結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系概述001
1.1決定高分子材料性能的因素001
1.2本課程的學習內(nèi)容002
項目二高分子鏈的結(jié)構(gòu)003
2.1學習目標003
2.2工作任務(wù)003
2.3高分子鏈結(jié)構(gòu)層次004
2.4高分子鏈結(jié)構(gòu)004
2.5高分子鏈的近程結(jié)構(gòu)（一級結(jié)構(gòu)）006
2.6項目實施：聚乙烯結(jié)構(gòu)與性能分析010
2.7共聚物的序列結(jié)構(gòu)011
2.8高分子鏈的遠程結(jié)構(gòu)（二級結(jié)構(gòu)）012
項目三高分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)015
3.1學習目標015
3.2工作任務(wù)015
3.3高分子概述016
3.4分子間作用力017
3.5晶態(tài)結(jié)構(gòu)和非晶態(tài)結(jié)構(gòu)019
3.6高聚物的結(jié)晶過程022
3.7項目實施1 為大棚膜生產(chǎn)選擇合適的高分子材料025
3.8項目實施2 分析取向?qū)炀]纖維性能的影響030
3.9共混物的織態(tài)結(jié)構(gòu)033
項目四高聚物的屈服、斷裂和力學強度036
4.1學習目標036
4.2工作任務(wù)036
4.3高聚物概述037
4.4項目實施1 測試高聚物的拉伸強度037
4.5高聚物的屈服041
4.6高聚物的斷裂和強度042
4.7項目實施2 高聚物的沖擊強度047
項目五高聚物的高彈性和黏彈性052
5.1學習目標052
5.2工作任務(wù)052
5.3彈性和黏性053
5.4高聚物的黏彈性特征055
項目六高聚物的電學性能064
6.1學習目標064
6.2工作任務(wù)064
6.3聚合物的極化和介電性能065
6.4聚合物的導電性能和導電高分子材料070
6.5聚合物的靜電特性075
項目七高聚物的流變性能078
7.1學習目標078
7.2工作任務(wù)078
7.3牛頓流體和非牛頓流體079
7.4任務(wù)實施高聚物流動性能測試082
7.5高聚物熔體的彈性表現(xiàn)088
7.6高聚物的加工性能093
項目八高分子溶液及分子量和分子量分布101
8.1學習目標101
8.2工作任務(wù)101
8.3高分子溶液概述102
8.4高分子材料的溶解和溶脹102
8.5聚合物相對分子量、分子量分布及測量方法109
8.6任務(wù)實施黏度法測定高聚物的相對分子量115
參考文獻118
3.6 高聚物的結(jié)晶過程
3.6.1 高聚物的結(jié)晶過程
大分子結(jié)晶過程與小分子有相似處，包括：晶核生成和晶粒生長兩個階段：
a．形成晶核過程。
均相成核：源于分子的熱運動產(chǎn)生的分子鏈局部有序排列，因而不是同時出現(xiàn)的；
異相成核：源于雜質(zhì)或熔融的殘存結(jié)構(gòu)或特意加入的成核劑或容器壁作為晶體的生長點，稱“預(yù)定核”。
晶核受到兩方面的影響（晶核內(nèi)的分子影響周圍分子生長，由于熱運動的結(jié)果，晶核也可能消失）
b．晶粒生長過程。晶核生成以后，分子鏈便向晶核進一步擴散并作規(guī)整堆砌使晶粒生長變大 。
在Tm以上，第二種影響占上風，晶核消失比成長要快；在Tm 以下，則種影響占上風，晶核成長比消失要快。總的結(jié)晶速度是成長與消失速度之和。
結(jié)晶速度：用某溫度下結(jié)晶過程進行到一半時所用的時間t1/2的倒數(shù)來表征該溫度下的結(jié)晶速度。
高分子鏈形成晶體的一般過程如下：
高分子鏈（折疊）———— 鏈帶—— （堆砌）—— 晶片—— （生成）——各種多晶（取決 于結(jié)晶條件）
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