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耐热高分子

  • 2021.12.21 14:47:05
  • 米思米
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 相对于金属而言,塑料材料的共同弱点是它们的耐热性不足。不过,通过最近的实用化研究,其耐热性得到了飞跃式的改善,载荷挠曲温度达到400的树脂也已经开始投入量产。

 为了防止耐热高分子因温度而软化或熔化,无定形高分子必须具有较高的玻璃化转变温度(glass transmission temperatureTg)。此外,结晶性高分子必须具有高熔点(melting pointTm)。

 由于熔点是固液平衡时的温度,所以也可以说是自由能变为0时的温度。

 因此,熔点Tm可以由下式表示。

 Tm=Hm/Sm
 Hm:熔化时的焓
 Sm:熔化前后的焓变

Hm是熔化所需的热能,与分子间力有关。为了增大该值,考虑引入能够通过氢键作用增强分子间力的酰胺基团。由于色散力也是一种很强的分子间力,因此引入带有容易波 动的电子的共轭双键和苯环也是很有效的手段。

 为了降低Sm,分子结构需要具备即使发生熔融,分子链的排列状况也不会有显著变化的特性。为此,采用引入苯环或杂环加固聚合物分子链的方法。
脂肪族聚酯、脂肪族聚酰胺和全芳香族聚酰胺等材料的Tm较高。
 此外,重要的是耐热高分子不仅具有高熔点、高玻璃化转变点,而且还具有不易热氧化、不易热分解的特点。为了研究热氧化、热分解,需要进行热重量测量和差热分析。
 为了进行高精度测量,需要使用差示扫描量热法 DSC 。在DSC中,结晶放热峰可通过图表测量出来。从而可以研究熔化热和结晶吸热峰之间的关系。

 世界各地的高分子化学研发人员正在不断开发出各种新的耐热高分子树脂材料。轻质高耐热的材料是各个行业领域是翘首以盼的。

参考文献:《新材料III 有机材料篇》(文部省大学共同利用机构放送教育开发中心制作发行)

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