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1、第九章高聚物的电光透气性能第1页，本讲稿共21页第九章第九章 高聚物的电、光、透气性能高聚物的电、光、透气性能第一节 静电现象1）静电的产生）静电的产生(1)接触起电接触起电;(2)摩擦起电摩擦起电第2页，本讲稿共21页第九章第九章 高聚物的电、光、透气性能高聚物的电、光、透气性能第一节 静电现象2）静电的消散）静电的消散(1)表面传导表面传导(2)内部传导内部传导(3)向空气放电向空气放电(4)从空气吸附相反离子从空气吸附相反离子第3页，本讲稿共21页第九章第九章 高聚物的电、光、透气性能高聚物的电、光、透气性能第一节 静电现象3)静电的解决方法静电的解决方法(1)接地接地(2)加入导电物质
2、以降低材料的体积电阻率值加入导电物质以降低材料的体积电阻率值(3)添加抗静电剂添加抗静电剂(4)空气加湿或电离化空气加湿或电离化(5)制品表面离子化制品表面离子化(6)相互抵消相互抵消第4页，本讲稿共21页第九章第九章 高聚物的电、光、透气性能高聚物的电、光、透气性能第二节 光学性能1)均相物质的光吸收均相物质的光吸收多数聚合物的化学键和基团的光吸收波长不在可见光谱内，多数聚合物的化学键和基团的光吸收波长不在可见光谱内，因此均质聚合物，如非晶聚合物因此均质聚合物，如非晶聚合物PMMA、PS、PC等及结晶等及结晶度很低的度很低的PVC、PVA等是透明的。等是透明的。如聚合物分子中含有较多的容易极
3、化的基团，如芳环、共如聚合物分子中含有较多的容易极化的基团，如芳环、共轭双键和羰基等，吸收区可扩大到可见光谱内，从而显示轭双键和羰基等，吸收区可扩大到可见光谱内，从而显示颜色。颜色。第5页，本讲稿共21页第九章第九章 高聚物的电、光、透气性能高聚物的电、光、透气性能第二节 光学性能2)非均相物质的光吸收非均相物质的光吸收结晶聚合物的分散相晶体粒子是透明的，当其尺寸大于可见结晶聚合物的分散相晶体粒子是透明的，当其尺寸大于可见光的波长，同时其折光指数与聚合物非晶区连续相相差较大光的波长，同时其折光指数与聚合物非晶区连续相相差较大时，照射的光现在晶体粒子界面上发生散射形成光雾成乳浊时，照射的光现在晶
4、体粒子界面上发生散射形成光雾成乳浊状，而不完全透明。状，而不完全透明。填充聚合物的分散相填充粒子本身不透明，粒子尺寸大填充聚合物的分散相填充粒子本身不透明，粒子尺寸大于可见光的波长时，填充粒子达到一定填充量后，既不于可见光的波长时，填充粒子达到一定填充量后，既不透光又不发生衍射，所以不透明。透光又不发生衍射，所以不透明。第6页，本讲稿共21页第九章第九章 高聚物的电、光、透气性能高聚物的电、光、透气性能第二节 光学性能3)提高聚合物制品透明性的方法提高聚合物制品透明性的方法采用不结晶或很难结晶而且性能较优良的均聚合物，采用不结晶或很难结晶而且性能较优良的均聚合物，例如例如PC、PMMA、PS、
5、PVC等树脂制造透明塑料制等树脂制造透明塑料制件。件。采用难结晶的共聚物代替均聚物，例如加入少量环己撑采用难结晶的共聚物代替均聚物，例如加入少量环己撑二甲醇的共聚二甲醇的共聚PET树脂不结晶，制造透明的饮料瓶。树脂不结晶，制造透明的饮料瓶。对对PP等结晶性塑料采用快冷却或加入成核剂的方法来降低等结晶性塑料采用快冷却或加入成核剂的方法来降低其结晶度和减小晶粒尺寸，可以减小雾度和大大提高制品透其结晶度和减小晶粒尺寸，可以减小雾度和大大提高制品透明性。明性。第7页，本讲稿共21页第九章第九章 高聚物的电、光、透气性能高聚物的电、光、透气性能第二节 光学性能使聚合物中不含或尽量少含使聚合物中不含或尽量
6、少含Fe、Mn、Cu等重金属离子，避等重金属离子，避免使用不溶性的固体填料，稳定剂和颜料等。免使用不溶性的固体填料，稳定剂和颜料等。部分混溶的高分子两相体系当分散相发生明显相分离时透部分混溶的高分子两相体系当分散相发生明显相分离时透明度明显下降，提高其透明性的方法有：使两相的折光系明度明显下降，提高其透明性的方法有：使两相的折光系数相近；减小分散相粒子尺寸，使光线发生衍射透过。数相近；减小分散相粒子尺寸，使光线发生衍射透过。拉伸取向（特别是双轴取向）可以提高拉伸取向（特别是双轴取向）可以提高PP、PET等聚合等聚合物的透明性。物的透明性。使树脂充分干燥，彻底去除其中的灰尘杂质。模具表使树脂充分
7、干燥，彻底去除其中的灰尘杂质。模具表面高度抛光。采用适宜的模具结构和加工工艺。面高度抛光。采用适宜的模具结构和加工工艺。3)提高聚合物制品透明性的方法提高聚合物制品透明性的方法第8页，本讲稿共21页聚合物对光的反射聚合物对光的反射第九章第九章 高聚物的电、光、透气性能高聚物的电、光、透气性能第二节 光学性能聚合物表面反射（光泽性）的控制和应用聚合物表面反射（光泽性）的控制和应用1）聚合物在进行挤出或注射加工时，熔体流速过高或料温过低会）聚合物在进行挤出或注射加工时，熔体流速过高或料温过低会导致熔体破裂现象，使制品表面粗糙无光，光泽性变差。导致熔体破裂现象，使制品表面粗糙无光，光泽性变差。2）结
8、晶聚合物如）结晶聚合物如PE、PP、PA、PTFE等制品由于球晶粒子产生漫等制品由于球晶粒子产生漫反射以及制品内反射消失反射以及制品内反射消失,光泽性较差。采取加入成核剂及快速冷却光泽性较差。采取加入成核剂及快速冷却等方法可以提高光泽性。等方法可以提高光泽性。3）拉伸有利于减少材料的表面裂缝及材料中的空穴和大）拉伸有利于减少材料的表面裂缝及材料中的空穴和大球晶，因而取向球晶，因而取向(特别是双轴取向）后的薄膜和片材的表面特别是双轴取向）后的薄膜和片材的表面光泽性较好。光泽性较好。第9页，本讲稿共21页第九章第九章 高聚物的电、光、透气性能高聚物的电、光、透气性能第二节 光学性能4）聚合物中加入
9、粉状填料可以形成凹凸不平的表面和消除内表面）聚合物中加入粉状填料可以形成凹凸不平的表面和消除内表面的反射，形成无光（消光）制品。的反射，形成无光（消光）制品。5）橡胶增韧的塑料表面光泽性较差。）橡胶增韧的塑料表面光泽性较差。6）珠光塑料制品。将两种不相容的折光指数不同的透明塑料进）珠光塑料制品。将两种不相容的折光指数不同的透明塑料进行共混可以制成具有美丽的珍珠光泽或金属光泽的制品。行共混可以制成具有美丽的珍珠光泽或金属光泽的制品。7）塑料光纤。）塑料光纤。聚合物对光的反射聚合物对光的反射聚合物表面反射（光泽性）的控制和应用聚合物表面反射（光泽性）的控制和应用第10页，本讲稿共21页第九章第九章
10、 高聚物的电、光、透气性能高聚物的电、光、透气性能第三节 透气性能聚合物的透气机理和公式聚合物的透气机理和公式低分子气体或液体透过聚合物薄膜分三步进行：气体或蒸汽低分子气体或液体透过聚合物薄膜分三步进行：气体或蒸汽在薄膜的一侧表面溶解；在一定浓度下在薄膜内溶解；最后在薄膜的一侧表面溶解；在一定浓度下在薄膜内溶解；最后从浓度低，即压力低的另一侧表面蒸发。从浓度低，即压力低的另一侧表面蒸发。前两步的速度最慢，因此聚合物主要取决于气体在聚合物中的前两步的速度最慢，因此聚合物主要取决于气体在聚合物中的溶解和扩散速度。溶解和扩散速度。透气的推动力是聚合物薄膜两边气体或液体的压力差或浓度透气的推动力是聚合
11、物薄膜两边气体或液体的压力差或浓度差。差。第11页，本讲稿共21页第九章第九章 高聚物的电、光、透气性能高聚物的电、光、透气性能第三节 透气性能第12页，本讲稿共21页第九章第九章 高聚物的电、光、透气性能高聚物的电、光、透气性能第三节 透气性能第13页，本讲稿共21页第九章第九章 高聚物的电、光、透气性能高聚物的电、光、透气性能第三节 透气性能第14页，本讲稿共21页第九章第九章 高聚物的电、光、透气性能高聚物的电、光、透气性能第三节 透气性能1)溶解过程溶解过程根据根据Henry定律，在恒温恒压下达到溶解平衡时，一种气体在定律，在恒温恒压下达到溶解平衡时，一种气体在溶液（溶解有气体的聚合物
12、）中的平衡浓度和该气体的压力成溶液（溶解有气体的聚合物）中的平衡浓度和该气体的压力成正比：正比：c=sp气体压力越大及溶解系数越大时，聚合物溶解气体气体压力越大及溶解系数越大时，聚合物溶解气体的平衡浓度越大。的平衡浓度越大。第15页，本讲稿共21页第九章第九章 高聚物的电、光、透气性能高聚物的电、光、透气性能第三节 透气性能2)扩散过程扩散过程在恒温恒压差下，气体在薄膜内的扩散速率也恒定，扩散过程在恒温恒压差下，气体在薄膜内的扩散速率也恒定，扩散过程服从服从Fick定律：定律：dc J=-D dx当厚度为当厚度为l的聚合物薄膜两边的气体达到扩散平衡时，两的聚合物薄膜两边的气体达到扩散平衡时，两
13、边气体的浓度边气体的浓度c1、c2均恒定，得：均恒定，得：D(c1-c2)J=l第16页，本讲稿共21页第九章第九章 高聚物的电、光、透气性能高聚物的电、光、透气性能第三节 透气性能3)透气性公式透气性公式由于气体的透过是上述两个过程共同决定的，所以代入由于气体的透过是上述两个过程共同决定的，所以代入得到：得到：J=DS(p1-p2)/l=P(p1-p2)/l透过系数透过系数P可以表示成：可以表示成：透压气体量透压气体量(m3)薄膜厚度薄膜厚度(m)P=薄膜面积薄膜面积(m2)时间时间(s)气体压差气体压差(Pa)第17页，本讲稿共21页第九章第九章 高聚物的电、光、透气性能高聚物的电、光、透
14、气性能第三节 透气性能4)多层薄膜多层薄膜当一种气体在平衡状态下透过若干层材料时，各层材料所透当一种气体在平衡状态下透过若干层材料时，各层材料所透过的气体量相等。但各层推动气体透过的压力差不一样，其过的气体量相等。但各层推动气体透过的压力差不一样，其加和等于总压力差。则：加和等于总压力差。则：l0 l1 l2 l3 P0=P1+P2+P35)混合气体混合气体混合气体分别计算每种气体透过量再进行加和。混合气体分别计算每种气体透过量再进行加和。第18页，本讲稿共21页第九章第九章 高聚物的电、光、透气性能高聚物的电、光、透气性能第三节 透气性能影响透气性的因素影响透气性的因素1）相溶性）相溶性 极
15、性气体容易溶于极性聚合物，非极性气体易极性气体容易溶于极性聚合物，非极性气体易溶于非极性聚合物；若有机溶剂的蒸汽能使聚合物溶胀，则溶于非极性聚合物；若有机溶剂的蒸汽能使聚合物溶胀，则透过系数高。透过系数高。2）气体分子大小）气体分子大小 对同一聚合物来说，氧气透过系数对同一聚合物来说，氧气透过系数高于氮气。直链烷烃透过系数高于支链。高于氮气。直链烷烃透过系数高于支链。3）聚合物结构）聚合物结构 当聚合物的刚性、极性和对称性以当聚合物的刚性、极性和对称性以及结晶和交联等因素增加时，会降低链段运动能力和增及结晶和交联等因素增加时，会降低链段运动能力和增加堆砌密度，因而阻碍气体分子的溶解和扩散，降低
16、透加堆砌密度，因而阻碍气体分子的溶解和扩散，降低透气性。气性。第19页，本讲稿共21页第九章第九章 高聚物的电、光、透气性能高聚物的电、光、透气性能第三节 透气性能4）增塑）增塑 低分子增塑剂加入，透气透湿性增加。低分子增塑剂加入，透气透湿性增加。5）聚合物两相体系）聚合物两相体系 两相体系的透气性介于两种均相物质两相体系的透气性介于两种均相物质之间。之间。6）温度）温度 对永久性气体，透过系数随温度增大；对可凝结对永久性气体，透过系数随温度增大；对可凝结性气体，透过系数随温度变化很小；有机溶剂蒸气还可能由于性气体，透过系数随温度变化很小；有机溶剂蒸气还可能由于温度增加使聚合物发生溶胀，透过系数增加；在聚合物玻璃化温度增加使聚合物发生溶胀，透过系数增加；在聚合物玻璃化温度以上时透气性增加更快。温度以上时透气性增加更快。影响透气性的因素影响透气性的因素第20页，本讲稿共21页第九章第九章 高聚物的电、光、透气性能高聚物的电、光、透气性能第三节 透气性能聚合物透气性的应用聚合物透气性的应用防潮防潮防氧保鲜防氧保鲜透香问题透香问题贮气保暖贮气保暖选择性透过选择性透过第21页，本讲稿共21页