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高分子材料的耐寒性及相关因素分析

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:耐寒性是指高分子材料在低温下仍能保持电线电缆较好的物理力学性能,以满足使用要求的能力。脆化温度可以作为材料耐寒性的指标。故要了解高聚物的耐寒性是很重要的。但如果要求耐寒性,这些有助于分子或链段容易冻结因素都应除去。但乙烯与丙烯共聚物乙丙橡胶就既有橡胶态,Tg又低,耐寒性可达-100℃。甲基环氧乙烷与烯烃或二烯烃共聚后,适当配合共聚物组分,耐寒性可达-140℃。

高分子材料的耐寒性及相关因素分析

耐寒性是指高分子材料在低温下仍能保持电线电缆较好的物理力学性能,以满足使用要求的能力。当材料冷至低温时,其变形能力逐步消失,变为硬脆,温度降到一定程度,材料即使受到很小的变形也会断裂,这个温度称为脆化温度。不同材料有不同的脆化温度。脆化温度可以作为材料耐寒性的指标。材料冷却至低温时,因分子被冻结而产生较大的收缩,使内部变形,不产生松弛,伸长率降低。当电缆弯曲时,将因变形增大,而导致机械开裂,给电线绝缘造成大的缺陷。故要了解高聚物的耐寒性是很重要的。

无定形态高聚物来讲,从高弹态过渡到玻璃态,本来有一个临界温度Tg,因此耐寒性的问题,就是影响高聚物Tg的问题。

一般来讲,Tg主要取决于大分子链段的活动性,凡是分子间力小,分子链柔性大的高聚物它的Tg就应该越低。通常,聚烯烃Tg很低,但引进极性基后,增加分子间作用,Tg提高;非极性的无规侧基由于阻碍了链段的活动,也会提高Tg,但是为了满足各种要求,有时不得不引入这些基团。但如果要求耐寒性,这些有助于分子或链段容易冻结因素都应除去。因此,一般Tg较低的高聚物,如乙烯顺丁橡胶硅橡胶耐寒性都比较好。

对橡胶来讲,Tg是橡胶具有弹性的最低温度,使用上最为重要。从分子结构出发,可以按下列结构方向使橡胶结构尽量满足耐寒性的要求:(www.xing528.com)

1)饱和的烃链有一定的支链或侧基:如乙丙橡胶是具有一定支链的饱和高分子,虽然聚乙烯分子柔性很好、玻璃化温度低(-68℃)、耐寒性很好。但是,因为没有侧基或很少有侧基,并没有橡胶态。同样,等规丙烯由于侧基规律的排列,导致聚丙烯链螺旋结构的规整结构也使它无橡胶态。但乙烯与丙烯共聚物乙丙橡胶就既有橡胶态,Tg又低,耐寒性可达-100℃。

2)含双键的二烯烃的烃链没有侧基或尽量少的支链:反式的二烯烃如反式1,4-丁二烯与反式1,4-聚异戊二烯由于分子规整性高,都呈现结晶态。但是顺式的结构由于规整性差都具有高弹态,有一侧甲基异戊二烯其Tg=-73℃,而无侧基顺丁橡胶Tg=-100℃。

3)主链中含有醚键:引入醚键,使大分子主链柔顺性增加,Tg下降。如硅橡胶Tg可达-100℃。甲基环氧乙烷与烯烃或二烯烃共聚后,适当配合共聚物组分,耐寒性可达-140℃。

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