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第三章高分子材料的结构与性能.ppt207页
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分子主链元素构成,官能团及其位置,分子链结构,分子量分布,结晶度,测试温度等.总之,微观决定宏观,力学性能是微观结构的宏观表现.
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扫描下载二维码碳纳米管的表面处理及其对高分子复合材料力学性能的影响--《中国生物医学工程学会第六次会员代表大会暨学术会议论文摘要汇编》2004年
碳纳米管的表面处理及其对高分子复合材料力学性能的影响
【摘要】：正碳纳米管是完全由碳原子组成的空心管,其直径从几个纳米到几十个纳米,长度可以达到微米级,因此具有高长径比。同时碳纳米管还具有优异的电学、热学、磁学特性及力学性能。将碳纳米管引入到高分子基体中,有可能在保持高分子材料本体良好特性的同时给高分子基体带来崭新的性能。国际上关于碳纳米管与高分子的复合研究已涉及环氧树脂、尼龙、聚氨酯等多种基体。在复合材料的制备过程中,将无机纳米材料均匀地分散到高分子基体中并使其相互之间具有较强的作用是
【作者单位】：
【基金】：
【分类号】：R318.08【正文快照】：
前言 碳纳米管是完全由碳原子组成的空心管,其直径从几个纳米到几十个纳米,长度可以达到微米级,因此具有高长径比。同时碳纳米管还具有优异的电学、热学、磁学特性及力学性能。将碳纳米管引入到高分子基体中,有可能在保持高分子材料本体良好特性的同时给高分子基体带来崭新的
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取向对材料性能的影响
在高分子材料加工过程中，依照加工工艺的不同，通过加入成核剂或者施于不同类别和夸芰的取向可达到改善材料物理力学性能的目的。
(1)塑料制品对于注射成型，聚丙烯熔体从流道进人膜腔，在流动过程中发生分子链向，进人膜腔后表面层很快被冷却，取向结构可能保存下来。如果在制品表面有一层平二表面的取向结构，它的硬度、耐磨、耐划性能就比较好。但在制品内部则不希望保留中形成的取向结构，这种结构会因为存在内应力使制品在使用过程中发生变形或应力通常为了消除内应力，常采用退火的办法来完成。退火时分子在较高温度下发生解取逐渐恢复球晶或近似球晶结构形态，使材料的性能得以稳定。
聚丙烯是易形成大球晶的高分子，为了使材料具有良好的物理性能，特别是力学性能，球晶的大小也是有必要的。控制球晶大小的方法，除了改变冷却速率外，通常用加人的方法来完成。
退火是消除内应力的一种通用方法。分子的取向对于防止存在着内应力的塑料制品发展纹也是非常有效的。只要塑料制品内部存在内应力，迟早会产生裂纹，最初这种裂纹仅为几十纳米宽，但在裂纹的两端会产生应力集中，这种应力集中将会使微裂纹发为裂缝，导致制件破坏。当制品中的高分子有取向能力时，这种尖端应力集中会使高分二老沿应力方向取向，使之在应力方向的强度增加，挡住了裂缝的发展。制品是否容易破取决于高分子链取向速率与裂缝发展速率哪个快。对于一般的塑料制品，不要求它有高取向，而希望有较好的分子取向能力，使之具有自消除裂纹发展的能力，这就是在多数品塑料中常加入少量增塑剂的原因。
哀向可以提高材料机械强度，这就是在可取向的塑料制品加工时尽量采用取向工艺生产如飞机的有机玻璃罩仓、中空塑料制品、很多薄壁塑料瓶就是采用双轴取向工艺生。
(2)聚丙烯膜聚丙烯膜制品也多采用单轴拉伸取向和双向拉伸取向。用于生产聚丙烯&袋的材料是经单轴拉伸取向生产的。这种膜由于分子链沿轴向高度取向，使垂直于拉伸向基本上是以分子间的力为主的，因此强度很低，易于撕裂，但横向垂直于取向方为以主价键力为主，所以很难被撕开，而纵向强度很高，所以可以用作绳、带使用。为捆绑、打包用的撕裂膜、编织袋，由于在拉伸方向高度取向，而不考虑横向分子的分布，使之具有明显的各向异性，各方向对光的折射率不同，因此透明性也不好，通土透明膜。
得到各向力学性能基本一致、光学性能优良的聚丙烯膜，一般采用双向拉伸取向以变力学性能、热性能和光学性能的目的，这就是通常所说的双向拉伸聚丙烯膜双向拉伸聚丙烯膜在膜平面上均勻分布着分子主链，因此各向抗撕裂能力、冲击均相差不多。由于在膜平面上分子链沿平面各向均匀取向，使各向结构基本一致，对衬率和透光性也基本一致，故这种膜有优异的光学性能，通常被广泛作为透明膜使用，如用于透明包装材料、印刷材料、挂历和图画等。
要得到各向同性双向拉伸聚丙烯膜，除在一定温度下将片基沿纵横向拉伸取向外，用叹塑筒膜的方法也可实现。从挤出机挤出的熔体，在一定温度下的吹胀过程也是一种纵横向伸过程，同样也达到了双轴取向的目的。应当指出，这种吹塑膜的纵横向分子取向程度远如双向拉伸膜，各向分子结晶结构也存在一定差别，光学性能不如双向拉伸膜，因此目前多用双向拉伸膜替代吹塑聚丙烯膜。但是由于吹塑膜生产工艺简单，成本较低，所以在要求不太高的情况下也还普遍使用。
应当指出，在取向（双、单向拉伸、吹塑等）膜中，分子链或链段是处于一定程度伸的状态，并且由于结晶结构的形成而限制了分子的运动，当受热时，处于非结晶状态的分子链首先开始运动，解取向而卷曲，使膜发生受热收缩变形现象。这是在使用拉伸膜、吹塑瞑时必须要注意的问题，也是膜的不稳定性问题。为了避免膜在使用过程中发生形变，拉伸取向后，适当给予退火或者部分解取向消除内应力是工业上通常采用的方法。
经过双轴取向的薄膜，由于在膜平面上不存在薄弱方向，大大提高了实际使用的强度和耐折性。
(3)聚丙烯纤维聚丙烯纤维也称为丙纶，是利用熔融纺丝工艺生产的，是一个典型的单轴拉伸取向过程。一般把从喷丝板挤出的熔丝降低40&C后进行热拉伸，通常拉伸倍数可达10倍。
聚丙烯纤维在拉伸过程中会发生结晶现象，这种结晶现象与一般聚合物在结晶过程中的情况相似，将在分子链或者链段之间产生有序的排列。这种列不同于普通结晶，由于外力的作用结晶排列的总趋势是线形的。在纺丝过程中，已经生成的部分结晶体，在拉伸中将发生分子重排，使晶核增多，晶体增大。拉伸过程中纤维结晶的速率主要取决于工艺参数，在恒温条件下，
三要取决于拉伸应力的大小、形变速率和纤维的拉伸倍数。拉伸倍数高，形变速率低，纤维的结昌芰就大，最终得到的纤维强度就高。
同其他拉伸取向高分子材料，拉伸取向纤维最后也是需要经过热处理与热定型二艺步骤。经过热定型后，消除了纤维中的内应力，完善了结晶结构，可以得到性能优&呈的丙纶纤维。
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