溶胀法测定交联聚合物的交联度有什么优点和局限?

发布网友发布时间：2024-10-01 06:15

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热心网友时间：2024-11-30 12:32

  充任结构材料的聚合物，在性能方面的要求可以概括为三点，即更高的强度、更高的耐热性和更高的对化学药品的抗蚀力。这些要求反映在高分子结构上是比较一致的．无非是加强高分子间的相互作用力或强化高分子链本身：一般认为借助于三个主要原则从结构上可改进聚合物材料的性能，这三个原则是结晶、交联和增加高分子链的刚性，其中，分子链的化学交联*了链的运动，早已被用来提高聚合物的强度和抗性。
  在橡胶一类的聚合物中加入像硫这样的物质，使分子链间生成较强的化学键。由于分子链是用很强的而且无规排列的链连接起来的，所以硫化橡胶有足够好的强度和弹性。交联是化学反应，当温度升高时交联过程显著加速，随着交联键数目的增加，可使橡胶逐渐变硬，最后成为硬度和软化点很高，完全不溶解也不溶胀的材料。
  同样，交联本就是热固性塑料的共同特点。而热固性塑料一般要比热塑性塑料耐高温，这是众所周知的。增加分子链的极性吸引和离子吸引也可以归入这个范畴。应用交联已得到硬质橡胶、热固性树脂、不饱和聚酯、交联环氧树脂、聚氨基甲酸酯以及由甲醛与尿素、一聚氰胺或苯酚反应所得到的树脂与塑料。

因为交联是改善橡胶性能的一种非常重要的方法．交联度的大小与橡胶制品的性能直接相关，因此在对橡胶进行加工时，控制硫化条件、保持适当的交联度就成为实际加工过程中关键的步骤。欲了解橡胶交联度与制品性能的关系，就必须测定橡胶的交联度。本实验采用溶胀平衡法测定橡胶的交联度。

　　交联聚合物在溶剂中不能溶解，但是能发生一定程度的溶胀。溶胀度取决于聚合物的交联度。当交联聚合物与溶剂接触时，由于交联点之间的分子链段仍然较长，具有相当的柔性。溶剂分子容易渗入聚合物内，引起三维分子网的伸展，使其体积膨胀；但是交联点之间分子链的伸展却引起了它的构象熵值的降低，进而分子网将同时产生弹性收缩力，使分子网收缩。
  因而将阻止溶剂分子进入分子网，当这两种相反的作用相互抵消时，体系就达到了溶胀平衡状态，溶胀体的体积不再变化。随着聚合物交联度的增加，链段长度减小，分子网络的柔性减小，聚合物的溶胀度相应减小，实验误差也就相应增加。而当高度交联的聚合物与溶剂接触时，由于交联点之间的分子链段很短．不再具有柔性，溶剂分子很难钻入这种刚硬的分子网络中．因此高度交联的聚合物在溶剂中甚至不能发生溶胀。
  相反如果交联度太低，分子网中存在的自由末端对溶胀没有贡献。与理论偏差较大，而且交联度太低的聚合物包含有可以溶于溶剂的部分。在溶剂中溶胀后形成强度很低的溶胶，给测定带来很多不便，也会引起较大的实验误差。因此溶胀平衡法只适合测定中度交联聚合物的交联度。