实际热分析-聚合物gydF4y2Ba

聚合物也被称为大分子，是由大量重复的称为单体的小单位组成的非常大的有机分子。它们的应用非常广泛，包括橡胶、塑料和粘合剂等。聚合物分子的长度一般在10到1000纳米之间，摩尔质量超过10000克/摩尔。聚合物总是包含不同大小的大分子的混合物，这意味着它们的平均摩尔质量被引用。gydF4y2Ba

在低温下，聚合物的性质是玻璃状固体。一旦加热超过玻璃化转变温度，它们就会软化并显示出弹性特性。聚合物可以按几种方式分类，如单体聚合的类型，它们的结构，如线性，分支或网络，或它们的性能，如热塑性塑料，弹性体或热固性。gydF4y2Ba

热固性材料gydF4y2Ba

这些是高度交联的网状聚合物，它们以非常致密的三维网络形式出现。它们在加热时不会融化，而是会分解。它们是刚性的，不能经过塑料成型，也不能溶解。它们由液体合成，但在成型过程中固化形成最终的聚合物。一旦跨越玻璃化转变温度，它们就显示出橡胶和柔软的特性。gydF4y2Ba

弹性体gydF4y2Ba

这些是网状聚合物，但交联程度较小，因此冷却使它们变成玻璃状。由于交联，加热不会产生熔化或粘性流动。如果它们表现出很低的玻璃化转变温度，低于室温，它们在正常条件下表现出柔软和橡胶状，但在机械力下会发生明显的变形。gydF4y2Ba

然而，力的消除使它们几乎完全恢复到原来的形状。聚合物链的交联或硫化阻止了成型或溶解，这意味着成型必须在起始材料进行交联之前进行。亚博网站下载gydF4y2Ba

热塑性塑料gydF4y2Ba

这些是没有交联的线性分子或支链分子。它们形成丝状大分子，这些大分子被分子间的力吸引在一起，或者只是纠缠在一起。它们在加热或融化时软化，使其易于成型和回收。gydF4y2Ba

冷却到玻璃化转变温度以下，使它们呈现玻璃化特征。通过在没有很多侧链的情况下以统一的方式建立链，可以实现部分结晶，使它们同时具有非晶态和晶态区域。一旦晶体熔化温度被跨越，它们就熔化并变成液体。线型聚合物经常溶解在某些溶剂中，因此可能从溶液中形成薄膜。gydF4y2Ba

图1所示。gydF4y2Ba不同聚合物分子的示意图。无定形的热塑性塑料。这两个大分子用不同的颜色表示，以便更容易区分。半结晶热塑性。在图的中心是一个链折叠的晶体。其余的分子和红色的分子不能结晶，因为随机发生的侧基。c:弹性体。这两个大分子在两点(蓝色)相连。d:热固性。红色分子(树脂)是由蓝色固化剂三维交联的。gydF4y2Ba

聚合物的合成gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba聚合物gydF4y2Ba是通过共价连接成千上万的单体而形成的。单体本身是相互反应的分子，因为它们有一个或多个键，这些键不需要太多的能量来裂解，从而为单体通过化学键连接留下了空间。gydF4y2Ba

聚合gydF4y2Ba

在聚合过程中，大分子是由单体依次连接而成的一条巨大的链。对于单一单体类型，形成均聚物，但对于多个单体，则形成共聚物。聚乙烯是乙烯C的均聚物gydF4y2Ba_2gydF4y2BaHgydF4y2Ba_4gydF4y2Ba，由双键连接的两个碳分子。gydF4y2Ba

如果压力和温度是正确的和有一个分子如过氧化苯甲酰引发自由基形成、双键断裂形成一个键,所以碳原子可以形成自由基与一个未配对电子,债券到另一个乙烯分子。gydF4y2Ba

HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaC = CHgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba→HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaCgydF4y2Ba．gydF4y2Ba- cgydF4y2Ba．gydF4y2BaHgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba

HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaCgydF4y2Ba．gydF4y2Ba- cgydF4y2Ba．gydF4y2BaHgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba+ HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaC = CHgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba→HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaCgydF4y2Ba．gydF4y2BachgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba- - - - - - CHgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba- cgydF4y2Ba．gydF4y2BaHgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba

这导致二聚体本身形成但作为一个自由基本身，促进进一步聚合。这是聚合链式反应中最重要的反应。gydF4y2Ba

聚合物形成的其他机理包括离子聚合。这里的反应原子是一个离子，位于生长的聚合物端。该离子在性质上可以是阴离子或阳离子。如果单体有一个侧基，如丙烯(CHgydF4y2Ba_3.gydF4y2BaCH = CHgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba)或无机原子，如氯乙烯(CHgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba-CHCl)，在某些情况下，可以发现这些随机分布在聚合物中，形成无规聚合物，不能很好地结晶，或有规则的排列，或间规，发生在交替的一边，或等规，发生在同一边。gydF4y2Ba

共聚物的特征不仅取决于单体本身的性质，还取决于单体的分布。随机排列的单体导致形成具有单一玻璃化转变的无规共聚物。嵌段共聚物，特别是接枝共聚物，具有与均聚物相对应的玻璃过渡。gydF4y2Ba

图2。gydF4y2Ba单体可以随机分布在共聚物分子中，也可以以块的形式存在。侧链也可以嫁接到主链上。gydF4y2Ba

加聚合gydF4y2Ba

这一术语是指低分子量(MW)的化合物与羟基、异氰酸酯、氨基、环氧或酸等活性基团的化学反应。单体在这些基团中由氧或氮连接。环氧树脂与胺反应:gydF4y2Ba

反应的进展是由于每个单体多保留了一个活性基团。热固性材料之所以能形成交联，是因为胺的仲氢原子能与环氧基团发生反应，这样每个胺分子就能附着在四个点中的任何一个上。gydF4y2Ba

有两个附着点的分子通常产生线性聚合物，但当有三个或更多的附着点时，就会形成三维交联聚合物。gydF4y2Ba

缩聚gydF4y2Ba

在缩聚反应中，一种或多种单体通过消除低分子量化合物(通常是水)而成键。一个常见的例子是己二胺，或1,6-二氨基己烷，与己二酸或己二酸聚合，生产聚酰胺66 (PA66)或尼龙66。gydF4y2Ba

下图是由己二胺的一个氢原子和己二酸的一个羟基组成的水分子，随着新的聚合分子的两端反应的进行，形成一条链。尼龙66之所以叫尼龙66，是根据两个单体中碳原子的数量而定的。gydF4y2Ba

图3。gydF4y2Ba己二胺与己二酸缩聚制聚酰胺66。gydF4y2Ba

热塑性塑料gydF4y2Ba

热塑性塑料在聚合物链间表现出微弱的结合力，如范德华力，以及链间的纠缠，但没有交联。这使得聚合物链在承受载荷时易于拉伸和转动。半晶热塑性塑料是一种具有晶体和非晶态区域的聚合物，且晶体在加热到熔点时熔化。热塑性材料的性能随温度的变化亚博网站下载有明显的变化。gydF4y2Ba

如果热塑性塑料低于其玻璃化转变温度，则TgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba，其性质是玻璃般坚硬的材料。在TgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba它变成皮革，上面的热塑性塑料变成橡胶，最后变成液体，赋予它们特有的可塑性和可循环利用性。温度对非晶热塑性杨氏模量的影响如下图所示。该表显示了许多常见热塑性塑料的熔化温度和玻璃化转变温度。gydF4y2Ba

图4。gydF4y2Ba温度对热塑性塑料弹性模量和行为的影响。gydF4y2Ba

表1。gydF4y2Ba各种热塑性塑料的玻璃化转变温度和熔化温度。gydF4y2Ba

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