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马驰科注塑加工厂,聚合物的分子结构与热力学性能

返回列表 来源: 马驰科注塑加工厂 发布日期: 2022.04.14 浏览次数:1

(一)树脂与塑料

塑料的主要成分是树脂。树脂是指从树木中分泌出的脂物,如松香就是从松树分泌出的乳液状松脂中分离出来的。后来发现,东莞市马驰科注塑加工 厂从热带昆虫的分泌物中也可提取树脂,如虫胶;有的树脂还可以从石油中得到,如沥青。这些都属于天然树脂,其特点是无明显的熔点,注塑加工受热后逐渐软化,可溶解于有机溶剂,而不溶解于水等。

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随着生产的发展,天然树脂不仅在数量上而且在质量上都远远不能满足需要,于是人们根据天然树脂的分子结构和特性,应用人工方法制造出了合成树脂。例如酚醛树脂、氨基树脂、环氧树脂、聚乙烯、聚氯乙烯等都属于合成树脂。目前,我们所使用的塑料一般都是用合成树脂制成的,而很少采用天然树脂。因为合成树脂具有优良的成型注塑加工 工艺性,有些合成树脂也可以直接作塑料注塑加工用,但有些合成树脂必须在其中加入一些添加剂,才能作为塑料注塑加工使用。

(二)高分子与低分子

无论是天然树脂还是合成树脂,它们都属于高分子聚合物,简称高聚物。注塑加工的许多优异性能都与聚合物的分子结构密切相关。下面先介绍高分子与低分子的区别。众所周知,一切物质都是由分子组成的,而分子又是由原子构成的。无论是有机物还是无机物,它们的分子中所含的原子数一般都不多。例如,水分子H20由3个原子构成,石灰石分子CaCO3由5个原子构成,酒精分子C2H3OH由9个原子构成,蔗糖分子C12H22O11 中也只含有45个原子。有一种比较复杂的有机物称为三硬脂酸甘油酯,其分子C5H1006中也不过只有173个原子。再复杂一点的化合物,其分子中所含的原子数很多也不过是几百个。

但是,聚合物则不同,一个聚合物分子中含有成千上万、甚至几十万个原子。例如,尼龙分子中大约含有4千个原子,天然橡胶分子中大约含有5万到6万个原子,纤维素(木材中含有此成分)分子中大约含有10万到20万个原子。从相对分子质量来看,水的相对分子质量为18,石灰石为100,酒精为46,蔗糖为324,三硬脂酸甘油酯也只有890,这些统称为低分子化合物,其相对分子质量只有几十或几百;而高分子化合物(简称高分子)的相对分子质量比低分子化合物的高得多,一般从几万至上千万。例如,尼龙分子的相对分子质量为2.3万左右,天然橡胶为40万。再从分子长度来看,低分子乙烯的长度约为 0.0005μm,而高分子聚乙烯的长度为6.8μm,后者是前者的13600倍。由此可见,高分子是含有原子数很多、相对分子质量很高、分子很长的巨型分子。正是由于高分子与低分子存在着如此悬殊的差异,才使高分子化合物具有许多与低分子化合物大不相同的特性。

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(三)聚合物的分子结构

单就分子中所含原子个数、相对分子质量的大小和分子的长短,还不足以表达高分子的结构特性。每个高分子里含有一种或数种原子或原子团,这些原子或原子团按照一定的方式排列,首先是排列成许多重复结构的小单元,称之为结构单元,再通过化学链连成一个高分子。例如,聚乙烯分子里的小单元为C2H4,每个聚乙烯分子里含有n个像下面这样连接起来的小单元:-C2H4-C2H4-C2H4-C2H4- 这些小单元称为“链节”,好像链条里的每个链节;n称为“链节数”(聚合度),表示有多少链节聚合在一起。由许多链节构成一个很长的聚合物分子,称为“分子链”。例如,聚乙烯的相对分子质量若是56000,那么一个聚乙烯分子里就含有两千多个乙烯单体分子(单体分子是指用以合成聚合物的小分子)。

如果聚合物的分子链呈不规则的线状,聚合物是由一根根的分子链组成的,则称为线型聚合物,如果在大分子的链之间还有一些短链把它们相互交联起来,成为立体结构,则称为体型聚合物,此外,还有一些聚合物的大分子主链上带有一些或长或短的小支链,整个分子链呈枝状,称为带有支链的线型聚合物。

聚合物的分子结构不同,其性质也不同。线型聚合物的物理特性是具有弹性和塑性,在适当的溶剂中可溶胀或溶解,温度升高时则软化至熔化状态而流动,且这种特性在聚合物成型前后都存在,因而可以反复注塑加工成型,习惯上称这种材料具有热塑性。体型聚合物的物理特性是脆性大、弹性较高和塑性很低,成型前是可溶与可熔的,而一经注塑加工成型硬化后,就成为既不溶解也不熔融的固体,所以不能再次注塑加工成型。因此,又称这种材料具有热固性。

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(四)聚合物的聚集态结构及其性能

聚合物由于分子特别大且分子间力也较大,容易聚集为液态或固态,而不形成气态。固体聚合物的结构按照分子排列的几何特点,可分为结晶型和无定形两种。

结晶型聚合物由“晶区”(分子作有规则紧密排列的区域)和“非晶区”(分子处于无序状态的区域)所组成,晶区所占的重量百分数称为结晶度。例如低压聚乙烯在室温时的结晶度为85%~90%.通常聚合物的分子结构简单,主链上带有的侧基体积小,对称性高,分子间作用力大时,有利于结晶;反之,对结晶不利或不能形成结晶区。结晶只发生在线型聚合物和含交联链不多的体的型聚合物中。

结晶对聚合物的性能影响重大,由于结晶造成了分子的紧密集聚状态,增强了分子间的作用力,所以使聚合物的强度、硬度、刚度及熔点、耐热性和耐化学性等性能都有所提高。而与链运动有关的性能,如弹性、伸长率和冲击强度等则降低。

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东莞市马驰科注塑加工厂对无定形聚合物的结构,过去一直认为其分子排列是杂乱无章、相互穿插交缠的。但用电子显微镜观察,发现无定形聚合物的质点排列不是完全无序的,而是大距离范围内无序,小距离范围内有序,即“远程无序,近程有序”。体型聚合物由于分子链间存在大量交联,分子链难以作有序排列,所以都具有无定形结构。

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