
【化】 crosslinking index
【計】 cross linking
【化】 cross bonding; cross-bridging; cross-link; crosslinking
index; index number
【計】 E; exponent; exponential; power of number
【醫】 exponent; index
【經】 exponent; index; index number; indexes
交聯指數(Crosslinking Index)是高分子化學與材料科學中的重要參數,指單位體積或單位質量聚合物鍊中交聯點的數量,用于量化聚合物網絡結構的密度。其英文對應術語為Crosslinking Index 或Crosslink Density。以下從專業角度分維度解析:
交聯指數描述高分子鍊間通過化學鍵(如硫鍵、碳碳鍵)或物理作用形成的連接點密度。計算公式通常為: $$
u = frac{rho N_A}{M_c} $$ 其中:
意義:數值越高,表明材料交聯網絡越緊密,直接影響硬度、彈性模量及溶脹性能。
溶脹平衡法
基于Flory-Rehner方程,通過測量聚合物在溶劑中的平衡溶脹比計算$M_c$,進而推導交聯指數。公式: $$ frac{1}{M_c} = frac{2}{rho V_1} left( ln(1-phi_2) + phi_2 + chiphi_2 right) $$ 其中$phi_2$為聚合物體積分數,$chi$為相互作用參數,$V_1$為溶劑摩爾體積。
力學性能法
通過橡膠彈性理論,利用應力-應變曲線計算剪切模量$G$: $$ G = u RT $$ $R$為氣體常數,$T$為絕對溫度。
硫化橡膠中,交聯指數決定抗張強度與耐磨性(如輪胎配方優化需控制硫磺用量以調節交聯密度)。
水凝膠的交聯指數影響藥物緩釋速率(低交聯時溶脹率高,釋放快;高交聯時機械強度高,釋放慢)。
環氧樹脂固化程度通過交聯指數評估,直接影響玻璃化轉變溫度($T_g$)與熱穩定性。
第7章詳細讨論交聯網絡結構與性能關系,定義交聯指數為“單位體積内有效鍊段數”。
經典著作中首次建立溶脹法理論模型(Cornell University Press)。
第4章分析硫化橡膠交聯密度與動态力學性能的關聯(Elsevier出版)。
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交聯指數 | Crosslinking Index |
交聯密度 | Crosslink Density |
溶脹比 | Swelling Ratio |
有效鍊段 | Effective Chain Segment |
網絡結構 | Network Structure |
交聯指數(又稱交聯度)是高分子材料領域的重要概念,用于量化聚合物鍊之間的交聯程度。以下是綜合解釋:
1. 定義與表示方法
交聯指數通過以下三種方式表征:
2. 對材料性能的影響
交聯指數直接影響高分子材料的物理特性:
3. 測量方法
常用實驗手段包括力學測試法(如拉伸模量)和平衡溶脹比法(通過溶劑溶脹程度反推交聯密度)。
4. 交聯劑的作用
在合成過程中,交聯劑(如丙烯酰胺凝膠中的Bis)的添加比例直接影響交聯指數。例如,Bis占總單體(Acr+Bis)的百分比是調控交聯度的關鍵參數。
如需進一步了解具體材料的交聯指數計算,可結合實驗數據與理論模型(如Flory-Rehner方程)進行分析。
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