
【化】 crosslinking index
【计】 cross linking
【化】 cross bonding; cross-bridging; cross-link; crosslinking
index; index number
【计】 E; exponent; exponential; power of number
【医】 exponent; index
【经】 exponent; index; index number; indexes
交联指数(Crosslinking Index)是高分子化学与材料科学中的重要参数,指单位体积或单位质量聚合物链中交联点的数量,用于量化聚合物网络结构的密度。其英文对应术语为Crosslinking Index 或Crosslink Density。以下从专业角度分维度解析:
交联指数描述高分子链间通过化学键(如硫键、碳碳键)或物理作用形成的连接点密度。计算公式通常为: $$
u = frac{rho N_A}{M_c} $$ 其中:
意义:数值越高,表明材料交联网络越紧密,直接影响硬度、弹性模量及溶胀性能。
溶胀平衡法
基于Flory-Rehner方程,通过测量聚合物在溶剂中的平衡溶胀比计算$M_c$,进而推导交联指数。公式: $$ frac{1}{M_c} = frac{2}{rho V_1} left( ln(1-phi_2) + phi_2 + chiphi_2 right) $$ 其中$phi_2$为聚合物体积分数,$chi$为相互作用参数,$V_1$为溶剂摩尔体积。
力学性能法
通过橡胶弹性理论,利用应力-应变曲线计算剪切模量$G$: $$ G = u RT $$ $R$为气体常数,$T$为绝对温度。
硫化橡胶中,交联指数决定抗张强度与耐磨性(如轮胎配方优化需控制硫磺用量以调节交联密度)。
水凝胶的交联指数影响药物缓释速率(低交联时溶胀率高,释放快;高交联时机械强度高,释放慢)。
环氧树脂固化程度通过交联指数评估,直接影响玻璃化转变温度($T_g$)与热稳定性。
第7章详细讨论交联网络结构与性能关系,定义交联指数为“单位体积内有效链段数”。
经典著作中首次建立溶胀法理论模型(Cornell University Press)。
第4章分析硫化橡胶交联密度与动态力学性能的关联(Elsevier出版)。
中文 | 英文 |
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交联指数 | Crosslinking Index |
交联密度 | Crosslink Density |
溶胀比 | Swelling Ratio |
有效链段 | Effective Chain Segment |
网络结构 | Network Structure |
交联指数(又称交联度)是高分子材料领域的重要概念,用于量化聚合物链之间的交联程度。以下是综合解释:
1. 定义与表示方法
交联指数通过以下三种方式表征:
2. 对材料性能的影响
交联指数直接影响高分子材料的物理特性:
3. 测量方法
常用实验手段包括力学测试法(如拉伸模量)和平衡溶胀比法(通过溶剂溶胀程度反推交联密度)。
4. 交联剂的作用
在合成过程中,交联剂(如丙烯酰胺凝胶中的Bis)的添加比例直接影响交联指数。例如,Bis占总单体(Acr+Bis)的百分比是调控交联度的关键参数。
如需进一步了解具体材料的交联指数计算,可结合实验数据与理论模型(如Flory-Rehner方程)进行分析。
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