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至尊木虫 (著名写手)

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[交流] 【分享】交联高分子与交联度测定

用途
对热固性聚合物体系，其固化反应进行的程度，固化交联后交联点间的聚合物链段的长度（即交联密度）等数据，和材料设计中固化体系的选择，固化条件的选择及制备后热固性材料的使用性能密切相关。为了获得最佳性能的热固性高分子材料，选择最佳的热固性高分子材料的加工工艺，需要表征交联度和固化交联的反应程度。

表征方法及原理
1.交联度
在支化的高分子中，支链之间没有化学键的结合。在理论上它们结构上仍近似与线型高分子：可以溶解和熔融。但当同一或不同高分子的侧链之间形成化学键连接后，高分子形成类似网络状的结构。网络的大小取决于高分子支链之间以化学键交联的数量。高分子可以通过交联形成超分子的独立网络。两个独立互穿的网络叫做互穿网络，非交联的高分子与交联的网络互穿称为半互穿网络。高分子交联后，分子的旋转和运动受到极大的限制，并由此提高高分子聚合物在宏观上的强度和刚度。此外，交联的高分子材料还拥有“记忆”效应。当含有足够高交联程度的聚合物受拉伸长时，交联的链段阻止链间的滑移，链段仅能伸直；但当外力去除后，链段回复至原位。硫化橡胶是高分子交联后性质变化并具有“记忆”效应的一个直观的例子。
高分子的交联程度用交联度表示。交联度通常被定义为：相临两个交联点的平均相对分子量。
2.交联度的试验分析方法
2.1溶胀平衡法
交联聚合物因其内部的网络在溶剂中不能溶解，但能产生一定程度的溶胀，溶胀程度取决于网络的交联程度。溶剂分子进入高分子聚合物交联而成的三维网络时，将引起三维分子网的伸展而使交联体系体积膨胀。交联网的伸展导致交联点间高分子链构象熵的降低，从而使交联网产生弹性收缩力，这种收缩力的大小取决于交联聚合物中两交联点间高分子链段的平均分子量值。当溶剂的溶胀力和交联链段的收缩力相平衡时，体系达到了溶胀平衡状态，测出这时的溶胀度Q值，即可计算出聚合物交联点间的高分子链段的平均分子量值。显然，值越大，表明该交联聚合物的交联程度越小（交联密度越小）。
溶胀平衡实验应在恒温条件下进行。
2.2 动态扭振法
用动态扭振法，（使用“树脂固化测定仪”（HLX-Ⅱ）），对正在进行固化反应的树脂以一定速率施以小角度扭振，测定为维持这种扭振所必须施加的扭矩的变化，随着固化反应的进行，树脂的模量变大，施加的扭矩也随之增加，直至施加扭矩不再增加为止。随测试时间的增加而得出的扭矩的变化图可以被视为树脂的固化曲线图。
动态扭振法适于测定热固性高分子聚合物的固化过程，并可以间接地评价热固性聚合物的交联度。

所用仪器
树脂固化测定仪 HLX-Ⅱ

参考文献
1．焦剑，雷渭媛，“高聚物结构、性能与测试”化学工业出版社。2003年5月（第1版）
2．金日光，华幼卿，“高分子物理”化学工业出版社。2000年1月（第2版）

[ Last edited by yogidan on 2008-7-15 at 08:59 ]

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