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高分子物理课程电子教案

《高分子物理》课程电子教案

《高分子物理》课程教学大纲

英文名称： Polymer Physics

课程类别：学科基础课

学时：64

学分：4

适用专业：高分子材料与工程

一、本课程的性质、任务

高分子物理课程包括：高聚物的结构、高高分子物理学是高分子材料与工程专业的基础课。通过本门课程的学习，要求学生对高分子的合成、加工、应用、改性等具有全面的了解。并使学生重点掌握结构、性能及两者之间关系的一些基本概念、必要的知识、分析测试方法、一定的计算能力，从而为专业课的学习打下理论基础，并为高分子材料的合成、加工、选材、应用、改性、性能测试等提供理论依据，进而指导生产实践。高分子物理课程教学包括理论教学和实验教学。结合本门课程的实验，对学生进行相关的基本训练，培养学生分析问题和解决问题的实际工作能力。总之，通过本门课程的学习及实验为后续专业课的学习提供必备的基础知识。

二、本课程的基本要求

本课程包括高分子的链结构和聚集态结构、高分子的溶液性质、高分子的运动和高分子力学性能和电性能四大部分。通过学习，要使学生对教学内容达到“了解”、“认识和理解”、“掌握”和“熟练掌握”层次要求。即通过学习要求学生对基本分析方法、各种测试方法、各种实验的基本原理、高分子尺寸表示方法及其推导要全面了解。对高聚物的结晶结构模型、非晶态结构、液晶结构、织态

结构有明确的认识和理解。掌握高聚物的各种力学状态、力学行为、各种性能曲线的详细分析和典型推导。熟练掌握高聚物结构、性能及两者之间相互关系的基本概念、必要的知识。熟练掌握高聚物的各种特征温度、测定方法。

三、讲授内容

1 高分子链的结构

1.1 概论

1.1.1 高分子科学的诞生与发展

1.I.2 高分子结构的特点

I.1.3 高分子结构的内容

1.2 高分子链的近程结构

1.2.1 结构单元的化学组成

1.2.2 键接结构

1.2.3 支化与交联

1.2.4 共聚物的结构

1.2.5 高分子链的构型

1.3 高分子链的远程结构

1.3.1 高分子的大小

1.3.2 高分子涟的内旋持构象

1.3.3 高分子链的柔顺性

1.4 高分子链的构象统计

1.4.1 均方末端距的几何计算法

1.4.2 均方末端距的统计计算法

1.4.3 高分子链柔顺性的表征

1.4.4 高分子链的均方旋转半径

2 高分子的聚集态结构

2.1 高聚物分子间的作用

2.1.1 范德华力与氢链

2.1.2 内聚能密度

2.2 高聚物结晶的形态和结构

2.2.1 高聚物结晶的形态学

2.2.2 高分子在结晶中的构象和晶胞

2.3 高分子的聚集态结构模型

2.3.I 高聚物的晶态结构模型

2.3.2 高聚物的非晶态结构模型

2.4 高聚物的结晶过程

2.4.1 高分子结构与结晶能力

2.4.2 结晶速度及其测定方法

2.4.3 Avrami方程用于高聚物的结晶过程

2.4.4 结晶速度与温度的关系

2.4.5 影响结晶速度的其他因素

2.5 结晶对高聚物物理机械性能的影响

2.5.1 结晶度概念及其测定方法

2.5.2 结晶度大小对高聚物性能的影响

2.5.3 结晶高聚物的加工条件—结构—性质的互相作用 2.5.4 分子量等因素对结晶高聚物的聚集态结核

2.6 结晶热力学

2.6.1 结晶高聚物的熔融与熔点

2.6.2 结晶温度对熔点的影响

2.6.3 晶片厚度与熔点的关系

2.6.4 拉伸对高聚物熔点的影响

2.7 高聚物的取向态结构

2.7.1 高聚物的取向现象

2.7.2 高聚物的取向机理

2.7.3 取向度及其测定方法

2.7.4 取向研究的应用

2.8 高聚物的液晶态结构

2.8.1 液晶态的结构

2.8.2 高分子液晶的结构和性质

2.8.3 高分子液晶的应用

2.9 高分子合金的形态结构

2.9.1 高分子混合物的概念

2.9.2 高分子的相容性

2.9.3 共混高聚物聚集态的主要特点

2.9.4 非均相多组分聚合物的织态结构

2.9.5 共混高聚物的聚集态结构对性能的影响

3 高分子的溶液性质

3.1 高聚物的溶解

3.1.1 高聚物溶解过程的特点

3.1.2 高聚物溶解过程的热力学解释

3.1.3 溶剂的选择

3.2 高分子溶液的热力学性质.

3.2.1 Flory-Huggins高分子溶液理论

3.2.2 Flory温区(θ温度)的提出

3.3 高分子浓溶液

3.3.1 高聚物的增塑

3.3.2 纺丝液

3.3.3 凝胶和冻胶

3.4 共混聚合物的溶混性

3.5 高分子溶液的流体力学性质

3.5.1 高分子在溶液中的扩散

3.5.2 高分子在溶液中的粘性流动

4 高聚物的分子量

4.1 高聚物分子量的统计意义 4.1.1 平均分子量

4.1.2 平均分子量与分布函数 4.1.3 分子量分布宽度

4.2 高聚物分子量的测定

4.2.1 端基分析

4.2.2 沸点升高和冰点降低

4.2.3 膜渗透压

4.2.5 光散射

4.2.6 小角激光光散射(LALLS) 4.2.7 超速离心沉降

4.2.8 粘度

4.2.9 凝胶色谱

5 高聚物的分子量分布

5.1 分子量分布的表示方法 5.1.1 图解表示

5.1.2 分布函数

5.2 基于相平衡的分级方法 5.2.I 高分子溶液的相分离 5.2.3 分级实验方法

5.2.4 数据处理

5.3 凝胶色谱法

5.3.1 基本原理

5.3.2 仪器

5.3.3 载体和色谱柱

5.3.4 高效凝胶色谱

5.4 凝胶色谱的特殊应用

5.4.1 凝胶色谱与小角激光光散射联用

5.4.2 高聚物长链支化度的测定

5.4.3 共聚构组成分布与分子量分布的测定

6 高聚物的分子运动

6.1 高聚物的分子热运动

6.1.1 高分子热运动的主要特点

6.1.2 高聚物的力学状态和热转变

6.1.3 高聚物的次级松弛

6.2 高聚物的玻璃化转变

6.2.1 玻璃化转变现象和玻璃化温度的测量

6.2.2 玻璃化转变理论

6.2.3 玻璃化温度的影响因素及调节途径

6.2.4 玻璃化转变的多维性

6.3 高聚物的粘性流动

6.3.1 高聚物粘性流动的特点

6.3.2 影响粘流温度的因素

6.3.3 聚合物熔体的切粘度

6.3.4 剪切粘度的测量方法

6.3.5 高聚物熔体的流动曲线

6.3.6 加工条件对高聚物熔体剪切粘度的影响

6.3.7 高聚物分子结构因素对剪切粘度的影响

6.3.8 剪切流动的法向应力和高聚物熔体的弹性效应

6.3.9 拉伸粘度

7 高聚物的力学性质

7.1 玻璃态和结晶态高聚物的力学性质

7.1.2 描述力学性质的基本物理量

7.1.2 几种常用的力学性能指标

7.1.3 几类高聚物的拉伸行为

7.1.4 高聚物的屈服

7.1.5 高聚物的破坏和理论强度

7.1.6 影响高聚物实际强度的因素

7.2 高弹态高聚物的力学性质

7.2.1 橡胶的使用温度范围

7.2.2 高弹性的特点

7.2.3 橡胶弹性的热力学分析

7.2.4 橡胶弹性的统计理论

7.2.5 内能对橡胶弹性的贡献

7.2.6 橡胶弹性与交联网结构的关系

7.2.7 橡胶的极限性质

7.3 高聚物的力学松弛

7.3.1 高聚物的力学松弛现象

7.3.2 粘弹性的力学模型

7.3.3 粘弹性与时间、温度的关系——时温等效原理

7.3.4 Boltzmann叠加原理

7.3.5 测定高聚物粘弹性的实验方法

7.3.6 高聚物的松弛转变及其分子机理

8 聚合物的电学性质

8.1 高聚物的极化及介电常数

8.2 高聚物的介电损耗

8.3 高聚物的导电性

8.4 高聚物的介电击穿

8.5 高聚物的静电现象

四、实践性环节

1．作业：讲授完两部分教学内容后，进行一次习题课，讲授完每一章的教学内容后，留一次作业题。讲授完一半内容后进行期中考试。

2．其它：参观高分子材料工艺和性能测试实验室

五、学时分配

六、参考教材

1．《高分子物理》.金日光、华幼卿编，化学工业出版社

2．《高分子物理》修订版.何曼君、陈维孝、董西侠编.复旦大学出版社

3．《高聚物的结构与性能》第二版.马德柱等.科学出版社

4．《高分子物理基本概念与问题》.朱永群编.科学出版社

5．《高分子物理》.杨玉良、胡汉杰.化学工业出版社

6.《现代高分子物理学》.殷敬华,莫志深.科学出版社

7．《Fundamentals of Polymer Physics》.Bincai Li. Chemical Industry Press

七、本课程与其它课程的联系

先修课程：无机化学、分分析化学、有机化学、物理化学。本课程为专业课的学习打下理论基础，并为高分子材料的合成、加工、选材、应用、改性、性能测试等提供理论依据。

八、本课程的教学特点

讲授完两部分教学内容后，进行一次习题课，讲授完每一章的教学内容后，留一次作业题。讲授完一半内容后进行其中考试。

执笔人：陈延明

2004年7月

第一章高分子链的结构

第一节绪论

1 高分子科学简史

kekule 1877 合成结构

Fisher 1893

Staudinger 1920

1932 应用性能

2 高分子物理的研究内容及特点

结构性能

分子运动统计学

高分子结构的特点：链式结构

链的柔性

多分散性

凝聚态复杂性

高分子性能的特点使用性能多变（塑料、橡胶、纤维）、力光热电磁

加工性能

高分子分子运动的特点结构单元多样性

不同力场作用－宏观微观－内在因素

分子设计

链结构近程结构单元化学组成

chemical composition

结构单元键接方式

the ways of connection

支化与交联branching and crosslinking

共聚物的结构

copolymer

高分子链的构型conformation

远程高分子的大小

结构molecular mass/distribution

高分子涟的内旋转构象

conformation

高分子链的柔顺性

flexibility

非晶态结构

晶态结构

取向态结构

聚集态结构液晶态结构

织态结构

第二节高分子链的近程结构

1.2.1 结构单元的化学组成

1.2.2 键接结构

1.2.3 支化与交联

1.2.4 共聚物的结构

1.2.5 高分子链的构型

掌握：近程结构各内容、表征方法/参数及研究意义

1.2.1 结构单元的化学组成

单链碳链高分子性能：由加聚反应制得，这类高聚物不易水解杂链高分子性能：由缩聚反应制得，这类高聚物主链有极性，

易水解、醇解

元素高分子性能：具有无机物的稳定性和有机物的弹性和塑性非单链：

端基意义

测定方法

1.2.2 键接结构

烯类头头、头尾，测定PVC/PMAA

控制方法

奇异聚合物，

双烯类 1,2- 3,4- 1,4- 测定

研究意义PVAl 1,2-/1,4-PB

1.2.3 支化与交联

线形

支链形成原因

分类：无规、梳形、星形

对性能的影响

表征方法

网状对性能的影响

表征方法

1.2.4共聚物的结构

定义、分类无规、交替、嵌段、接枝

描述参数平均组成表征方法(化学、光谱)

组成分布表征方法（交叉分级、密度梯度场、GPC）

序列结构 A B AA BBB A BB AA BBBB AAA B

平均序列长度LAN/嵌段数R（共聚物类型，大交替）

物理意义、表征方法（长、短序列）共聚意义无规（PTFEPMMA）交替（ANST）嵌段（SBSABS）接枝（SPA）

生物高分子胰岛素、镰刀型贫血病（谷cccooh-缬ch3ch-ch3）1.2.5 高分子链的构型

构型定义

旋光异构全同、间同、无规性能对比

几何异构顺反异构性能

第三节高分子链的远程结构

1.3.1 高分子的大小

1.3.2 高分子涟的内旋持构象

** 1.3.3 高分子链的柔顺性

1.3.1 高分子的大小

衡量高分子大小的参数：分子量、聚合度多分散性，统计平均

分子量分布

分子量对高聚物材料的力学性能以及加工性能的影响

分子量分布对高聚物材料的力学性能以及加工性能的影响

1.3.2 高分子涟的内旋转构象

高分子链的蜷曲倾向：轴对称单键内旋转－构象，统计性

内旋转阻力：位垒位能：顺式>旁式>反式

构象影响因素：温度、分子间相互作用、分子溶剂相互作用、力场

1.3.3 高分子链的柔顺性

柔顺性：

静态柔顺性：x=lp/L 热力学平衡下

动态柔顺性：tp 外力作用下

分子结构对链柔顺性的影响：

主链结构：C－H类

杂原子 Si-O >C-O > C-C 杂原子、键长、键角

内双键：邻近单键

共轭双键、芳杂环：

侧基；极性强弱对称距离

非极性体积对称性

链的长短：较短时较长时 104

第四节高分子链的构象统计

1.4.1 均方末端距的几何计算法

1.4.2 均方末端炬的统计计算法.

1.4.3 高分子链柔顺性的表征.

1.4.4 高分子链的均方旋转半径.

长链，单键内旋转，不同构象，热运动－微布朗运动，构象瞬息万变表征分子尺寸的参数：均方末端距h h2均方旋转半径S2 1.4.1 均方末端距的几何计算法

自由结合链（freely jointed chain）

n个键（统计单元）组成

每个键（统计单元）长度为l

自由连接、取向

不占体积

h2 = nl2

自由旋转链（freely rotating chain）

不能任意取向，

每个键在键角允许的方向自由旋转无空间位阻影响

1.4.2 均方末端炬的统计计算法

等效自由结合链：把若干个键组成的一段链算作一个独立单元，称为“链段”，链段与链段自由结合，并且无规取向，这种链称为“等效自由结合链”，每根链包含ne个链段，每个链段的长度为le

1.4.3 高分子链柔顺性的表征

空间位阻参数

分子无扰尺寸

链段长度le

极限特征比C∞

1.4.4 高分子链的均方旋转半径.

定义

第二章高分子的聚集态结构

聚集态结构：链间的排列与堆砌（超分子结构）

与链结构的比较

理论意义

实际意义

研究内容：相互作用力、各种聚集态结构

第一节高聚物分子间的作用力

2.1.1范德华力与氢键

分子间作用力：范德华力（静电力、诱导力、色散力）与氢键

范德华力：永久存在于一切分子间、无方向性和饱和性，范围<1nm

静电力：极性分子间、永久偶极之间静电相互作用力（3～21KJ/mol）

μ－偶极矩

R－分子间距

T－温度

诱导力：极性分子与其它分子、永久偶极与诱导偶极间的相互作用力（6～13KJ/mol）

α－分子极化率

色散力：一切极性与非极性间，分子瞬时偶极之间的相互作用力（0.8～8KJ/mol）

I－分子的电离能氢键：X－H……Y（H与点负性很大的Y上的孤对电子）相互吸引成键方向性、饱和性，<40KJ/mol，决定于X、Y的点负性和Y的半径

分子内、分子间氢键

2.1.2 内聚能密度

高聚物分子间作用力大小的量度：内聚能、内聚能密度（CED）＝△E/V

V－摩尔体积

CED对强度、耐热性、聚集态都有影响

>420 BJ/M3纤维

420~290 BJ/M3 塑料

<290 BJ/M3 橡胶

第二节高聚物结晶的形态和结构

2.2.1 高聚物结晶的形态学

研究对象：单个晶粒的大小、形状以及它们的聚集方式

形态：单晶、球晶、树枝状晶、孪晶、伸直链片晶、纤维状晶和串晶等

1 单晶

形成条件：一般在极稀的溶液中（浓度0.01—0.1%）缓慢结晶。

形状：具有规则几何形状的薄片状晶体，厚度10纳米(100埃)左右，大小可以从几个微米至几十微米甚至更大。

单晶内，分子链作高度规则的三维有序排列，分子链的取向与片状单晶的表面相垂直。就是聚乙烯的单晶的电镜照片，它们是菱形的单层平面片晶。

生长条件对单晶形状和尺寸的影响：

溶液浓度：0.01% 0.1% 1%

培养完善的单晶，溶液的浓度必须足够稀，使溶液中的高分子可以彼此分离，分散了溶剂中，从而联免因分子够相互缠结，增加结晶的复杂性。

结晶温度：直接影响结品的速度，

要得到完善的单晶，结晶的温度必须足够高，或者过冷程度(即结晶熔点与结晶温度之差)要小，使结晶速度足够性，以保证分子链的规整排列和堆砌。

20一30 K时，可形成单层片晶。随着结晶温度降低，－多层－程度更复杂晶片厚度的影响因素

其它：

2 球晶

形成条件：

形态：

特点：

黑十字消光图像成因：是球晶双折射性质和对称性的反应。一束自然光通过起偏器后，变成平面偏振光，其振动(电矢量) Array方向都在单一方向上。一束偏振光通过高分子

球晶时，发生双折射，分成两束电矢量相互垂

直的偏振光，它们的电矢量分别乎行和垂直于

球晶的半径方向，由于这两个方向上折射率不

同，这两束光通过样品的速度是不等的，必然

要产生一定的相位差而发生干涉现象，结果使

通过球晶的一部分区域的光可以通过与起偏器

处在正交位置的检偏器，而另一部分区域不能，

最后分别形成球晶照片上的亮暗区域

θ＝ 0，π/2 ，π， 3π/2 极小

θ＝π/4，3π/4， 5π/4 ， 7π/4 极大

内部结构细节：

工具：电镜

技术：复型、蚀刻

现象：球晶是由径向发射生长

的微纤组成的(见图2—15)，而这

些微纤就是长条状的晶片(见图2

—16)，其厚度也在10—20纳米之

间，并和溶液中生

长晶体一样，也随过冷程度减小而

增大，在这些晶片中，分子链也取

垂直于晶片平面方向排列，因而分

子链总是与球晶的半径相垂直的。

消光同心圆环

球晶的生长过程：

特点：连续发生非结晶

学上的小角度分叉

3 其它结晶形式

树枝状晶

条件：溶液（温度低、浓度大、分子量过大）因素：扩散

孪晶

条件：低分子量

伸直链片晶

条件：极高压下熔融结晶、熔体结晶加压热处理纤维状晶和串晶

条件：流动场

2.2高分子在结晶中的构象和晶胞

决定因素：分子内、分子间两因素决定

晶格缺陷

第三节高分子的聚集态结构模型

2.3.I 高聚物的晶态结构模型

缨状微束模型/折叠链模型/松散折叠链模型/隧道—折叠链模型/插线板模型

2.3.2 高聚物的非晶态结构模型.

“折叠链缨状胶束粒子模型”，简称两相球粒/无规线团模型

第四节高聚物的结晶过程

2.4.1 高分子结构与结晶能力.

2.4.2 结晶速度及其测定方法

2.4.3 Avrami方程用于高聚物的结晶过程..

2.4.4 结晶速度与温度的关系

2.4.5 影响结晶速度的其他因素

2.3.I 高聚物的晶态结构模型

缨状微束模型/

折叠链模型/

>50微米片晶，厚度10nm,

伸展分子链垂直于单晶取向，完全伸展100－1000

链束，折叠，带状

球晶以小片晶为单位为基本单元

松散折叠链模型/隧道—折叠链模型/插线板模型

2.3.2 高聚物的非晶态结构模型.

“折叠链缨状胶束粒子模型”，简称两相球粒/无规线团模型

第四节高聚物的结晶过程

高分子的分子结构与结晶能力

几何结构规整性

结晶的必要条件结构因素

化学结构规整性

温度

结晶的充分条件动力学因素

时间

1、链的对称性和规整性

（1）对称性

PE （—[CH

2—CH

—]

—）

PTFE（—[CF

2—CF

—]

—）无法得到非晶态的样品

对称取代 PIB（聚异丁烯），以及缩聚物 PET（聚酯） NYLON（尼龙）、PC（聚碳酸酯）属于结晶高聚物范畴

（2）规整性：等规度高，结晶能力大

等规、无规单烯：全同立构＞无规立构（PMMA，PS等）

二烯类：对称性好的反式顺丁二烯最容易结晶

第三节高聚物的结晶过程

(3) 分子量等因素对结晶高聚物的聚集态结构的影响

第五节结晶对高聚物物理机械性能的影响

结晶度概念及其测定方法

结晶度概念：试样中结晶部分所占的质量分数（质量结晶度x

m）或体积分数

（体积结晶度x

v）

测定方法密度法、X射线衍射法、量热法

结晶度大小对高聚物性能的影响

结晶高聚物的加工条件—结构—性质的互相关系

高聚物的熔融与熔点

熔融概念：物质从结晶状态变为液态的过程称为熔融。

结晶高聚物的熔融过程有一较宽的温度范围，称为熔限，熔限的最高温度称为熔点

影响熔点的因素

1、分子结构

（1）分子间作用力

（2）分子链的刚性

（3）分子链的对称性和规整性

2、分子量

3、晶片厚度

4、杂质

结晶温度对熔点的因素

第六节结晶热力学

结晶到熔融是一级转变过程。

影响因素

1、分子量

在相同的结晶条件下，分子量大，熔体粘度增大，链段的运动能力降低，限制了链段向晶核的扩散和排列，聚合物的结晶速度慢。

2、共聚物

共聚物的结晶能力与共聚单体的结构、共聚物组成、共聚物分子链的对称性、规整性等有关。

（1）无规共聚物破坏了链的对称性、规整性，很难结晶

（2）两种共聚物的均聚物结晶结构不同，当一种组分占优势时，该共聚物可以结晶，这时，含量少的组分作为晶格缺陷存在。但当组分相

近时，结晶能力大大减弱，如乙丙共聚物，—[CH

2—CH

—]

—[CH

—

CH(CH

3)—]

—）当丙烯含量为25%时，产物为弹性体乙丙橡胶（EPDM

三元乙丙胶）

（3）嵌段、接枝共聚物

保持各自的独立性，其中能结晶的嵌段将形成自己的晶区。

3、其它因素；柔顺性PE、PET、PC

支化：对称性和规整度下降，结晶度下降。

例如，高压PE（支化） <低压PE（线性）

交联：限制了链的活动性，结晶度下降。轻度交联可以结晶，交联度增加，失去结晶能力。分子间力：适当的分子间作用力有利于结晶结构的稳定，结晶度增加结晶速度及其测定方法

结晶速度定义：体积收缩进行到一半所需要的时间的倒数 t-1

1/2

作为实验温度下的结晶速度，单位为S-1，min-1，h-1

成核、结晶生长、结晶总速度

测定方法：膨胀计法、光学解偏振法、DSC法、偏光显微镜

Avrami方程用于高聚物的结晶过程

晶核形成

结晶过程

晶核长大

高分子物理名词解释22953

近程结构：高分子中与结构单元相关的化学结构，包括结构单元的构造与构型远程结构：指与整个高分子链相关的结构构型：分子链中由化学键所固定的原子在空间的几何排布方式构象：分子链中单键内旋转所形成的原子或基团在空间的几何排列图像碳链高分子：高分子主链全部由碳原子组成，且碳原子之间以共价键连接而成的高分子杂链高分子：主链上除碳原子外，还有氧氮硫等其他原子存在，原子键以共价键相连接的高分子元素有机高分子：主链不含碳原子，由Si,B,P,Al,Ti,As,O等无机元素组成，侧基为有机取代基团链接异构：结构单元在分子链中因键接顺序或连接方式不同而形成的异构体序列异构：不同序列排布方式形成的键接异构体旋光异构：d型和l型旋光异构单元在分子链中排列方式不同而构成的异构体几何异构：根据内双键连接的两个碳原子上键接基团在键两侧的排列方式分出顺式和反式两种立体异构体，称为顺反异构体，也称为几何异构体全同立构：分子链中所有不对称碳原子均以相同的构型键接间同立构：分子链中的不对称碳原子分别以d型和l型交替键接无规立构：分子链中的不对称碳原子以d和l构型任意键接线性高分子：具有一维拓扑结构的线性长链，长径比大，每个分子链带有两个端基支化高分子：分子主链上带有与其化学组成相同而长短不一的支链的高分子，端基数目大于2 交联网络：经交联后，分子链形成的具有一定强度的网状结构内旋转：与σ键相连的两个原子可以做相对旋转而不影响σ键电子云的分布，称为σ键的内旋转内旋转势垒：内旋转时需要消耗一定能量以克服所受的阻力，所需能量即为内旋转势垒内旋转势能差：内旋转异构体之间的势能差称为内旋转势能差静态分子链柔顺性：又称为平衡态柔顺性，指高分子链在热力学平衡条件下的柔顺性动态分子链柔顺性：指分子链在一定外界条件下，微构象从一种平衡态构象转变到另一种平衡态构

《高分子物理》课程习题思考题

《高分子物理》课程习题思考题（王经武执笔，第六次修订）第一章高分子链的结构（Ⅰ）一．解释名词、概念 1．高分子的构型2.全同立构高分子3.间同立构高分子4.等规度5.平均（数均）序列长度 6.高分子的构象7.高分子的柔顺性8.链段9.静态柔顺性10.动态柔顺性11.H pq 二．线型聚异戊二烯可能有哪些构型? 三．聚合物有哪些层次的结构?哪些属于化学结构？哪些属于物理结构？四．为什么说柔顺性是高分子材料独具的特性？五．通常情况下PS是一种刚性很好的塑料，而丁二烯与苯乙烯的无规共聚物（B:S=75:25）和三嵌段共聚物SBS（B:S=75:25）是相当好的橡胶材料，从结构上分析其原因。六．若聚丙烯的等规度不高，能否用改变构象的方法提高其等规度？为什么？七．天然橡胶和古塔玻胶在结构上有何不同？画出示性结构式。八．有些维尼纶的湿强度低、缩水性大，根本原因是什么？九．高分子最基本的构象有哪些？在不同条件下可能呈现的典型的构象有哪些? 十．链段的组成、大小有什么特点？第一章高分子链的结构（Ⅱ）一．解释名词、概念 1.等效自由连接链 2.高斯链 3.高分子末端距分布函数二．已知两种聚合物都是PE，如何鉴别哪一种是HDPE，哪一种是LDPE？举出三种方法并说明其依据。三．假设一种线型聚乙烯高分子链的聚合度为2000，键角为109.5o，C-C键长为1.54?，求：（1）若按自由连接链处理，＝？（2）若按自由旋转链处理，＝？（3）若在无扰条件下的溶液中测得高分子链的=6.76nl2，该高分子链中含有多少个链段？链段的平均长度是多少？（4）计算/，/，/，并说明三个比值的物理意义。四．求：（1）聚合度为5×104的线型聚乙烯的均方末端距（作为自由旋转链），用两种方法计算；（2）求这种聚乙烯的最可几末端距；（3）末端距为10 ?、100 ?的几率。五．试分析纤维素的分子链为什么是刚性的。六．一块交联度比较小的橡皮，是软的还是硬的？为什么？七．说说你用过、见过的高分子制品，各是用什么高分子材料制成的？

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《计算机应用基础》精品课程电子教案第一章计算机基础知识第二章中文Windows XP 第三章文字处理软件word 2003 第四章中文Excel 2003 第五章PowerPoint 2003

第1章计算机基础知识（总计6学时，包括实训内容）课题第一课时第一章计算机基础知识1.1计算机概述1.2计算机系统组成课时2学时教学内容1.1计算机概述1、计算机的发展2、计算机的分类3、计算机的特点4、计算机的用途 1.2计算机系统组成1、计算机五大硬件组成部分的作用2、计算机工作过程3、计算机软件系统4、微机硬件系统5、计算机技术指标教学目标了解计算机的基本常识、理解计算机的软件系统和硬件系统的基本组成方式教学重点微机硬件系统组成教学难点计算机软件系统组成、计算机技术指标教学活动及主要语言学生活动一、创设意境，导入新课（3分钟）（设疑法、提问法）导入：同学们，让我们共同来说一下计算机在日常生活中的应用以及你所掌握的计算机的一些操作。以上可见计算机在日常生活中的用途是非常大的，但是我们对它的使用又掌握了多少呢？从今天开始，由大家和我共同来学习计算机的基本知识。二、新课教学（总计80分钟）（讲解法、提问法、示范法） 1.1计算机概述（20分钟） 1、计算机的发展（5分钟）（1）世界上第一台计算机掌握三要素（2）计算机发展的几个阶段（重点掌握所采用的元器件） 2、计算机的分类（5分钟）多种分类方法：按照计算机的运算速度、字长、存储容量、软件配置等多方面的综合性能指标，可以将计算机分为微型计算机、小型计算机、大型计算机和巨型计算机。 3、计算机的特点（5分钟）学生回顾自己在日常生活中计算机的作用情况，并随着教师的讲解，引导出本节课要学习的内容。

高分子物理名词解释

第二章名词解释 1.凝聚态：根据物质的分子运动在宏观力学性能上的表现来区分为固体、液体、气体。 2.单分子链凝聚态：大分子特有现象，高分子最小单位。 3.内聚能：1mol凝聚体汽化时需要的能量，△E = CE =△HV-RT(△HV——摩尔蒸发热，RT——汽化时做膨胀功) 4.晶胞：晶体结构中具有周期性排列的最小单位。 5.晶系：晶体按其几何形态的对称程度。 https://www.doczj.com/doc/588570241.html,ler指数：是一种特殊的，以结晶学单胞三条棱为坐标系时确定的指数。 7.单晶：晶体的整体在三维方向上由同一空间格子组成。 8.球晶：浓溶液中析出或熔体中析出，在不存在应力的条件下，形成圆球形的晶体。 9.片晶厚度：结晶聚合物的长周期与结晶度的乘积。 10.结晶度：试样中结晶部分所占的质量分数或体积分数。 11.高分子链的缠结：高分子链之间形成物理交联点，构成网络结构,使分子链的运动受到周围分子的羁绊和限制。 12.聚合物液晶：一些物质的结晶结构受热熔融或被溶剂溶解后，表观上失去了固体物质的刚性，具有流动性，结构上仍保持有序结构，表现各向异性，成为固体-液体过渡状态。 13.溶致液晶：一种包含溶剂化合物在内的两种或多种化合物形成的液晶。 14.热致液晶：加热液晶物质时，形成的各向异性熔体。 15.液晶晶型：向列相（N相）:完全没有平移有序手征性液晶（胆甾相，手征性近晶相）层状液晶（近晶A，近晶C ）一维平移有序盘状液晶相（向列相ND） 16.取向：在某种外力作用下，分子链或其他结构单元沿着外力作用方向择优排列的结构取向度：f=1/2（3cos2θ-1）（θ：分子链主轴与取向方向之间的夹角，称为取向角） 17.双折射：一条入射光线产生两条折射光线的现象。 18.相容性：共混物各组分彼此相互容纳，形成宏观均匀材料的能力。 19.多组分聚合物：多组分聚合物又称高分子合金，指该体系中存在两种或两种以上不同的聚合物组分，不论组分之间是否以化学键相互连接。 20.自组装：基本结构单元(分子，纳米材料，微米或更大尺度的物质）自发形成有序结构的一种技术。 21.海－岛结构：两种高聚物相容性差，共混后形成非均相体系，分散相分散在连续相中，像小岛分散在海洋中一样，称为海岛结构。 22.核壳结构：由一种材料通过化学键或其他作用力将另一种材料包覆起来形成的有序组装结构。 23.包藏结构：海岛结构的粒子内部包藏着其他聚合物的结构。 24.电子显微镜：简称EM，电子显微镜由镜筒、真空装置和电源柜三部分组成。 25.X射线衍射：当一束单色X射线入射到晶体时，由于晶体是由原子规则排列成的晶胞组成，这些规则排列的原子间距离与入射X射线波长有X射线衍射分析相同数量级，故由不同原子散射的X射线相互干涉，在某些特殊方向上产生强X射线衍射，衍射线在空间分布的方位和强度，与晶体结构密切相关，每种晶体所产生的衍射花样都反映出该晶体内部的原子分配规律。 26.偏光显微镜：用于研究所谓透明与不透明各向异性材料的一种显微镜。 27.差示扫描量热法(DSC)：在程序控制温度下，测量输入到试样和参比物的功率差（如以热的形式）与温度的关系。

高分子物理课后答案

第9章聚合物的流变性 1.什么是假塑性流体绝大多数聚合物熔体和浓溶液在通常条件下为什么均呈现假塑性流体的性质试用缠结理论加以解释。答：（1）流动指数n<1的流体称为假塑性流体；（2）略 2.聚合物的粘性流动有何特点为什么 3.为什么聚合物的粘流活化能与分子量无关答：根据自由体积理论，高分子的流动不是简单的整个分子的迁移，而是通过链段的相继跃迁来实现的。形象的说，这种流动的类似于蚯蚓的蠕动。因而其流动活化能与分子的长短无关。,由实验结果可知当碳链不长时，随碳数的增加而增加，但当碳数大于30时，不再增大，因此聚合物超过一定数值后，与相对分子质量无关。 4.讨论聚合物的分子量和分子量分布对熔体粘度和流变性的影响。答：低切变速率下，当时，略依赖于聚合物化学结构和温度，当时，与聚合物化学结构，分子量分布及温度无关；增大切变速率，链缠结结构破坏程度增加，分子量对体系粘度影响减小。聚合物熔体非牛顿流动时的切变速率随分子量加大向低切变速率移动，剪切引起的粘度下降，分子量低的试样也比分子量高的试样小一些。分子量相同时分子量分布宽的聚合物熔体出现非牛顿流动的切变速率比分布窄的要低的多。 5.从结构观点分析温度、切变速率对聚合物熔体粘度的影响规律，举例说明这一规律在成型加工中的应用。答：a.温度升高，粘度下降，在较高温度的情况下，聚合物熔体内自由体积相当大，流动粘度的大小主要取决于高分子链本身的结构，即链段跃迁运动的能力，一般分子链越刚硬，或分子间作用力越大，则流动活化能越高，这类聚合物是温敏性的；当温度处于一定范围即Tg

同济大学高分子物理习题及解答

第一章高分子链的结构 1 写出由取代的二烯（1，3丁二烯衍生物） CH 3CH CH CH CH COOCH 3 经加聚反应得到的聚合物，若只考虑单体的1，4-加成，和单体头-尾相接，则理论上可有几种立体异构体？解：该单体经1，4-加聚后，且只考虑单体的头-尾相接，可得到下面在一个结构单元中含有三个不对称点的聚合物： CH CH CH CH CH 3 COOCH 3n 即含有两种不对称碳原子和一个碳-碳双键，理论上可有8种具有三重有规立构的聚合物。 2 今有一种聚乙烯醇，若经缩醛化处理后，发现有14%左右的羟基未反应，若用HIO 4氧化，可得到丙酮和乙酸。由以上实验事实，则关于此种聚乙烯醇中单体的键接方式可得到什么结论？解：若单体是头-尾连接，经缩醛化处理后，大分子链中可形成稳定的六元环，因而只留下少量未反应的羟基： CH 2 CH OH CH 2 CH OH CH 2 CH OH CH 2O CH 2 CH 2 O CH CH 2 CH 2 CH OH 同时若用HIO 4氧化处理时，可得到乙酸和丙酮： CH 2 CH CH 2 OH CH CH 2 OH CH OH HIO 4 CH 3C OH + CH 3C O CH 3 若单体为头-头或尾-尾连接，则缩醛化时不易形成较不稳定的五元环，因之未反应的OH 基数应更多（>14%），而且经HIO 4氧化处理时，也得不到丙酮： CH 2 CH CH CH 2 CH 2 CH CH 2O CH O 2 CH CH 2 CH 2 CH OH

CH 2 CH CH OH CH 2CH 2 CH OH OH 4 CH 3C OH O + OH C CH 2CH 2C OH 可见聚乙烯醇高分子链中，单体主要为头-尾键接方式。 3 氯乙烯（ CH 2CH Cl ）和偏氯乙烯（ CH 2CCl 2 ）的共聚物，经脱除HCl 和裂解后，产物有：，Cl ， Cl Cl ， Cl Cl Cl 等，其比例大致为10：1：1：10（重量），由以上事实，则对这两种单体在共聚物的序列分布可得到什么结论？解：这两种单体在共聚物中的排列方式有四种情况（为简化起见只考虑三单元）： CH 2 CH Cl CH 2 C Cl Cl + (V) (D) V V V V V D D D V D D D 这四种排列方式的裂解产物分别应为：，Cl ， Cl Cl ， Cl Cl Cl 而实验得到这四种裂解产物的组成是10：1：1：10，可见原共聚物中主要为： V V V 、 D D D 的序列分布，而其余两种情况的无规链节很少。 4 异戊二烯聚合时，主要有1，4-加聚和3，4-加聚方式，实验证明，主要裂解产物的组成与聚合时的加成方法有线形关系。今已证明天然橡胶的裂解产物中 C H 3C CH 3 2 C H 3CH C H 3CH 2 (A) (B) 和的比例为96.6：3.4，据以上事实，则从天然橡胶中异戊二烯的加成方式，可得到什么结论？解：若异戊二烯为1，4-加成，则裂解产物为：

高分子物理学(吴其晔)课后答案

高分子物理答案详解（第三版）第1章高分子的链结构 1.写出聚氯丁二烯的各种可能构型。等。 2．构象与构型有何区别？聚丙烯分子链中碳—碳单键是可以旋转的，通过单键的内旋转是否可以使全同立构聚丙烯变为间同立构聚丙烯？为什么？答：（1）区别：构象是由于单键的内旋转而产生的分子中原子在空间位置上的变化，而构型则是分子中由化学键所固定的原子在空间的排列；构象的改变不需打破化学键，而构型的改变必须断裂化学键。（2）不能，碳-碳单键的旋转只能改变构象，却没有断裂化学键，所以不能改变构型，而全同立构聚丙烯与间同立构聚丙烯是不同的构型。

3.为什么等规立构聚丙乙烯分子链在晶体中呈31螺旋构象，而间规立构聚氯乙烯分子链在晶体中呈平面锯齿构象？答（1）由于等归立构聚苯乙烯的两个苯环距离比其范德华半径总和小，产生排斥作用，使平面锯齿形（…ttt…）构象极不稳定，必须通过C-C键的旋转，形成31螺旋构象，才能满足晶体分子链构象能最低原则。（2）由于间规聚氯乙烯的氯取代基分得较开，相互间距离比范德华半径大，所以平面锯齿形构象是能量最低的构象。 4.哪些参数可以表征高分子链的柔顺性？如何表征？答：（1）空间位阻参数（或称刚性因子），值愈大，柔顺性愈差；（2）特征比Cn，Cn值越小，链的柔顺性越好；（3）连段长度b，b值愈小，链愈柔顺。 5．聚乙烯分子链上没有侧基，内旋转位能不大，柔顺性好。该聚合物为什么室温下为塑料而不是橡胶？答：这是由于聚乙烯分子对称性好，容易结晶，从而失去弹性，因而在室温下为塑料而不是橡胶。 6.从结构出发，简述下列各组聚合物的性能差异：（1）聚丙烯睛与碳纤维；（2）无规立构聚丙烯与等规立构聚丙烯；（3）顺式聚1，4-异戊二烯（天然橡胶）与反式聚1，4-异戊二烯（杜仲橡胶）。（4）高密度聚乙烯、低密度聚乙烯与交联聚乙烯。 (1)线性高分子梯形高分子 (2 非晶高分子结晶性高分子 (3)柔性 (4)高密度聚乙烯为平面锯齿状链，为线型分子，模量高，渗透性小，结晶度高，具有好的拉伸强度、劲度、耐久性、韧性；低密度聚乙烯支化度高于高密度聚乙烯（每1000 个主链 C 原子中约含15～35 个短支链），结晶度较低，具有一定的韧性，放水和隔热性能较好；交联聚乙烯形成了立体网状的结构，因此在韧性、强度、耐热性等方面都较高密度聚乙烯和低密度聚乙烯要好。

高分子物理课上讲例题

第二章例题：聚氯乙烯在二氧六环中用锌粉回流处理，发现有86％左右的氯被脱除，产物中有环丙烷结构，而无C=C结构。就该事实，说明聚氯乙稀中重复单元的连接方式。解：若主链中的氯乙烯为头－尾相接，则用锌粉＋二氧六环处理时，脱除Cl原子而形成环丙烷；若为头－头或尾－尾连接，则脱除Cl后主链中应形成双键，所以，测试样品应以头－尾链接为主。例题：试从分子结构分析聚乙烯的柔顺性，但为什么它呈现塑料的性质？解：聚乙烯分子主链由饱和单键构成，分子链可以围绕单键进行内旋转；另外它没有取代基，内旋转时无位阻效应分子链柔顺。

但是它的结构规整易结晶，所以呈现塑料的性质。例题：假若聚丙烯的等规度不高,能不能用改变构象的办法提高其等规度? 解：不能,只能碳链重排 pp等规度差是构型问题中的键接异构,改变它只能断链重排。构象改变只是沿着碳链中σ键内旋转,所以说改变构象是不提高其等规度。第三章 1非晶态线形高聚物溶解过程主要包括两个阶段，即溶胀和溶解过程 2 结晶高聚物的溶解要经过两个阶段，即结晶高聚物的熔融（吸热）和熔融高聚物的溶解。（2p11）非晶态高聚物的溶解速率和溶解度与分子量有关，分子量越大，溶解速率和溶解度均降低。（对）（2p12）只要正确选择溶剂，任何高聚物均可溶解（错） 1 简述聚合物的溶解过程，并解释为什么大多聚合物的溶解速度很慢？因为聚合物分子与溶剂分子的大小相差悬殊，两者的分子运动速度差别很大，溶剂分子能比较快地渗透进入高聚物，而高分子向溶剂地扩散却非常慢。这样，高聚物地溶解过程要经过两个阶段，先是溶剂分子渗入高聚物内部，使高聚物体积膨胀，称为“溶胀”，然后才是高分子均匀分散在溶剂中，形成完全溶解地分子分散的均相体系。整个过程往往需要较长的时间。高聚物的聚集态又有非晶态和晶态之分。非晶态高聚物的分子堆砌比较松散，分子间的相互作用较弱，因而溶剂分子比较容易渗入高聚物内部使之溶胀和溶解。晶态高聚物由于分子排列规整，堆砌紧密，分子间相互作用力很强，以致溶剂分子渗入高聚物内部非常困难，因此晶态高聚物的溶解要困难得多。非极性的晶态高聚物（如PE）在室温很难溶解，往往要升温至其熔点附近，待晶态转变为非晶态后才可溶；极性的晶态高聚物在室温就能溶解在极性溶剂中。高聚物的溶度参数通常用下面几种方法求得：Small估算法、粘度法、溶胀法、混合溶剂法（2x21）下列哪种方法不能用来求算高聚物的溶度参数（ c ） a Small估算法 b 粘度法 c 称重法 d 溶胀法何为内聚能密度和溶解度参数？讨论如何利用它们判断： 1）聚合物在溶剂中的溶解性能好坏； 2）溶剂使聚合物溶胀程度的高低； 3）溶液混合自由能的高低。内聚能密度定义为零压力下单位体积的液体变成气体的气化能。溶解度参数为内聚能密度的平方根。聚合物的溶解度参数与溶剂的溶解度参数越接近，则： 1）聚合物在溶剂中越容易溶解； 2）溶剂使聚合物的溶胀程度越高； 3）对混合自由能没有影响。计算题

高分子物理知识点

构象：具有一定组成和构型的高分子链通过单键的内旋转而形成的分子中的原子在空间的排列柔性：高分子链中单键内旋的能力；高分子链改变构象的能力；高分子链中链段的运动能力；高分子链自由状态下的卷曲程度。链段：两个可旋转单键之间的一段链，称为链段影响柔性因素： 1支链长，柔性降低;交联度增加，柔顺性减低。 2一般分子链越长，构象数越多，链的柔顺性越好。 3分子间作用力越大，聚合物分子链所表现出的柔顺性越小。分子链的规整性好，结晶，从而分子链表现不出柔性。控制球晶大小的方法： 1控制形成速度； 2采用共聚方法，破坏链的均一性和规整性，生成较小的球晶； 3外加成核剂，可获得小甚至微小的球晶。聚合物的结晶形态： 1单晶：稀溶液，慢降温，螺旋生长 2球晶：浓溶液或熔体冷却 3树枝状晶：溶液中析出，低温或浓度大，分子量大时析出； 4纤维状晶：存在流动场，分子量伸展，并沿流动方向平行排列； 5串晶：溶液低温，边结晶边搅拌； 6柱晶：熔体在应力作用下冷却结晶； 7伸直链晶：高压下融融结晶，或熔体结晶加压热处理。结晶的必要条件： 1内因：化学结构及几何结构的规整性； 2外因：一定的温度、时间。结晶速度的影响因素： 1温度——最大结晶温度：低温有利于晶核形成和稳定，高温有利于晶体生长； 2压力、溶剂、杂质：压力、应力加速结晶，小分子溶剂诱导结晶； 3分子量：M 小结晶速度块，M 大结晶速度慢；熔融热焓?H m ：与分子间作用力强弱有关。作用力强，?H m 高熔融熵?S m ：与分子间链柔顺性有关。分子链越刚，?S m 小聚合物的熔点和熔限和结晶形成的温度T c 有一定的关系：结晶温度Tc 低(< Tm )，分子链活动能力低，结晶所得晶体不完善，从而熔限宽，熔点低；结晶温度Tc 高(~ Tm )，分子链活动力强，结晶所得晶体更加完善，从而熔限窄，熔点高。取向：在外力作用下，分子链沿外力方向平行排列。聚合物的取向现象包括分子链、链段的取向以及结晶聚合物的晶片等沿特定方向的择优排列。取向机理： 1高弹态：单键的内旋转。外力作用下，链段取向；外力解除，链段解取向 2粘流态：高分子各链段的协同运动。外力作用下，分子链取向；外力解除，分子链解取向 3结晶高聚物：非晶区取向，可以解取向；晶粒取向，不易解取向取向度：高分子合金又称多组分聚合物，在该体系中存在两种或两种以上不同的聚合物， θ θθ22sin 2 3 1)1cos 3(2 1-=-=f

高分子物理_课程期中考试题参考答案

073高分子物理课程期中考试题参考答案一、名词解释（每小题2分，共16分） 1. 取向取向是指非晶高聚物的分子链段或整个高分子链，结晶高聚物的晶带、晶片、晶粒等，在外力作用下，沿外力作用的方向进行有序排列的现象。 2. 柔顺性高分子链能够改变其构象的性质称为柔顺性。 3. 链段由于分子内旋受阻而在高分子链中能够自由旋转的单元长度。是描述柔性的尺度。 4. 内聚能密度把1mol 的液体或固体分子移到其分子引力范围之外所需要的能量为内聚能。单位体积的内聚能称为内聚能密度，一般用CED 表示。 5. 溶解度参数内聚能密度的平方根称为溶解度参数，一般用δ表示。 6. 等规度等规度是高聚物中含有全同立构和间同立构总的百分数。 7. 结晶度结晶度即高聚物试样中结晶部分所占的质量分数(质量结晶度)或者体积分数(体积结晶度)。 8. 液晶在熔融状态下或溶液状态下，仍然部分保持着晶态物质分子的有序排列，且物理性质呈现各向异性，成为一种具有和晶体性质相似的液体，这种固液之间的中间态称为液态晶体，简称为液晶。二．选择题（每小题2分，共16分） 1. 测量重均分子量可以选择以下哪种方法： D A ．粘度法 B ．端基滴定法 C ．渗透压法 D ．光散射法 2. 下列那种方法可以降低熔点： B 、 D 。 A. 主链上引入芳环； B. 降低结晶度； C. 提高分子量； D. 加入增塑剂。 3. 多分散高聚物下列平均分子量中最小的是 A A 、n M B 、w M C 、z M D 、M 4. 聚合物在溶液中通常呈 C 构象。 A ．锯齿形 B ．螺旋形 C ．无规线团 D ．梯形 5. 一般来说，那种材料需要较高程度的取向 B 。 A ．塑料 B ．纤维 C ．橡胶 D ．粘合剂 6. 测量数均分子量，不可以选择以下哪种方法： B 。

06 高分子物理课程特点及学习方法

课程特点及学习方法高分子物理课程涉及到以高分子和高聚物为对象的全部物理内容，学生在学习时往往会感觉到内容多而杂，抓不住重点，在此介绍一些学习方法，供学生参考。 1. 抓住高分子的特点高分子是相对分子质量达几万、几十万甚至几百万、几千万由共价键结合的长链大分子，与小分子相比，它的特点就是大，量变引起质变，因此高分子在链结构、凝聚态结构、分子运动以及高聚物在一系列物理性能上与小分子和小分子物质有着本质的区别。如：高分子链的柔性、特有的描述链段运动的WLF方程、聚合物独有的熵弹性、显著的粘弹性、单链凝聚态、银纹、分子量的多分散性、高分子溶液特性和高聚物熔体的弹性行为等。 2. 找到本课程的主线本课程的主要内容是讨论高聚物的结构与性能之间的关系，而分子运动是联系微观结构与宏观性能的桥梁，因此本课程的主线就是用分子运动的观点理解高聚物结构与性能的内在联系和基本规律。例如：橡胶在常温下是柔软而富有弹性的材料，但是温度降到-100℃，便成了像玻璃一样硬而脆的固体；常温下的橡胶轮胎在恒定外力下表现出弹性，但喷气式飞机以极快速度着落时轮胎有可能失去弹性而破裂。这两个例子中，虽然高聚物的化学结构没有变化，但是由于在不同温度或不同的外力作用时间情况下，高分子运动状态不同，使得高聚物表现出不同的力学性能。 3. 正确理解高分子科学中整体与局部的关系高分子科学中整体与局部差别很大同时又相互关联，在这些复杂的关系中充分体现了高分子在形态、分子运动、凝聚态结构以及高聚物在物理力学性能等方面的突出特点，因此正确理解整体与局部的关系对掌握本课程的精髓是非常重要的。可以从高分子中的整链柔性与局部链节刚性、整个高分子链和链段以及整体无序而局部有序等方面来理解高分子中整体与局部之间的关系。例如：（1）足够长的高分子链总是自发地呈蜷曲状，表现出柔性，但在分子链的局部，键与键之间的相对位置严格地受到各种约束，表现出刚性。（2）整个高分子链和局部链段之间有着多方面的区别，它们是高分子中两种完全不同的运动单元，尺寸不同，运动服从的规律不同，对高聚物性质的影响也完全不同，但是它们又相互关联，没有长链，就不会有链段，而没有链段的运动，就不可能有整链的

高分子物理名词解释

一、概念与名词第一章高分子链的结构高聚物的结构指组成高分子的不同尺度的结构单元在空间相对排列，包括高分子的链结构和聚集态结构。高分子链结构表明一个高分子链中原子或基团的几何排列情况。聚集态结构指高分子整体的内部结构，包括晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构和织态结构。近程结构指单个大分子内一个或几个结构单元的化学结构和立体化学结构。远程结构指单个高分子的大小和在空间所存在的各种形状称为远程结构化学结构除非通过化学键的断裂和生成新的化学键才能改变的分子结构为化学结构。物理结构而一个分子或其基团对另一个分子的相互作用构型分子中各原子在空间的相对位置和排列叫做构型，这种化学结构不经过键的破坏或生成是不能改变的。旋光异构结构单元-CH2--C*HR-型的高分子，由于每一个结构单元含有一个C*，因此，它们在高分子链中有三中键接方式，即全同、间同、无规立构，此即为旋光异构。全同立构结构单元-CH2--C*HR-型的高分子，由于每一个结构单元含有一个C*，因此，它们在高分子链中有三种键接方式，若高分子链中C*的异构体是相同的，此即为全同立构。间同立构结构单元-CH2--C*HR-型的高分子，由于每一个结构单元含有一个C*，因此，它们在高分子链中有三种键接方式，若高分子链中C*的两种异构体是交替出现的，此即为间同立构。无规立构结构单元-CH2--C*HR-型的高分子，由于每一个结构单元含有一个C*，因此，它们在高分子链中有三种键接方式，若高分子链中C*的两种异构体是无规则出现的，此即为无规立构。

有规立构全同和间同立构高分子统称为有规立构。等规度全同立构高分子或全同立构高分子和间同立构高分子在高聚物中的百分含量。几何异构当主链上存在双键时，而组成双键的两个碳原子同时被两个不同的原子或基团取代时，即可形成顺反异构，此即为几何异构。顺反异构当主链上存在双键时，而组成双键的两个碳原子同时被两个不同的原子或基团取代时，即可形成顺反异构，此即为几何异构。键接异构是指结构单元在高分子链中的联接方式，在烯类单体的加成聚合过程中，所形成的各种异构。如头头、头尾异构，异构化聚合，共聚合等。序列在多种结构单元组成的高分子链中，一种结构单元构成的链段称为序列。序列分布在多种结构单元组成的高分子链中，一种结构单元构成的链段称为序列，显然各个序列的长度是不同的，这种序列的长度的多分散性称为序列分布。数均序列长度在多种结构单元组成的高分子链中，一种结构单元构成的链段称为序列，显然各个序列的长度是不同的，若按数量进行统计平均所得到的序列长度。支化度指支化点的密度或两相邻支化点间链的平均分子量交联度相邻两个交联点之间的链的平均分子量（Mc）或交联点的密度。 IPN 两种不同的单体各自聚合形成的网络互相贯穿，称为互穿网络高分子。 Semi-IPN 当一线形聚合物在另一聚合物网络形成时均匀分散其中，宏观上成为一整体，称为半互穿网络，即Semi-IPN。构象由于单键的内旋转而产生的分子中原子在空间位置上的变化叫做构象

高分子物理课后答案(何曼君)

1 写出由取代的二烯（1，3丁二烯衍生物） CH 3CH CH CH CH COOCH 3 经加聚反应得到的聚合物，若只考虑单体的1，4-加成，和单体头-尾相接，则理论上可有几种立体异构体解：该单体经1，4-加聚后，且只考虑单体的头-尾相接，可得到下面在一个结构单元中含有三个不对称点的聚合物： CH CH CH CH CH 3 COOCH 3n 即含有两种不对称碳原子和一个碳-碳双键，理论上可有8种具有三重有规立构的聚合物。 2 今有一种聚乙烯醇，若经缩醛化处理后，发现有14%左右的羟基未反应，若用HIO 氧化，可得到丙酮和乙酸。由以上实验事实，则关于此种聚乙烯醇中单体的键接方式可得到什么结论解：若单体是头-尾连接，经缩醛化处理后，大分子链中可形成稳定的六元环，因而只留下少量未反应的羟基： CH 2 CH OH CH 2 CH OH CH 2 CH OH CH 2 CH 2 O CH CH 2 CH 2 CH OH 同时若用HIO 氧化处理时，可得到乙酸和丙酮： CH 2 CH CH 2 OH CH CH 2 OH CH OH 4 CH 3C OH O + CH 3C O CH 3 若单体为头-头或尾-尾连接，则缩醛化时不易形成较不稳定的五元环，因之未反应的OH 基数应更多（>14%），而且经HIO 氧化处理时，也得不到丙酮： CH 2 CH CH OH CH 2 CH 2 CH OH OH CH O CH O 2 CH CH 2 CH 2 CH OH CH 2 CH CH OH CH 2CH 2 CH OH OH 4 CH 3C OH O + OH C O CH 2CH 2C OH O 可见聚乙烯醇高分子链中，单体主要为头- 尾键接方式。 3 氯乙烯（CH 2CH Cl ）和偏氯乙烯（ CH 2CCl 2 ）的共聚物，经脱除HCl 和裂解后，产物有：，Cl ，Cl Cl ，Cl Cl Cl 等，其比例大致为10：1：1：10（重量），由以上事实，则对这两种单体在共聚物的序列分布可得到什么结论解：这两种单体在共聚物中的排列方式有四种情况（为简化起见只考虑三单元）： CH 2 CH Cl CH 2 C Cl Cl + (V) (D)

《高分子物理》课程例题与解答

高分子物理例题部分例1.出异戊二烯加聚形成的聚异戊二烯的可能的结构和名称（只考虑重复单元以头-尾连接）。解：顺式1,4-聚异戊二烯；反式-聚异戊二烯；全同1,2(或3,4)- 聚异戊二烯；间同1,2(或3,4)- 聚异戊二烯；无规1,2(或3,4) 聚异戊二烯；顺、反1,4-,1,2(或3,4) 聚异戊二烯. 例2．试述下列烯类聚合物的构型特点及其名称，式中R表示链节构型是R构型，S表示链节构型是S构型：（1）-R-R-R-R-R-R-；（2）-S-S-S-S-S-S-；（3）-R-S-R-S-R-S-；（4）-S-R-R-S-S-R-。解：（1）R构型全同立构或等规聚合物；（2）S构型全同立构或等规聚合物；（3）R-S构型交替的间同立构或间规聚合物；（4）R-S 构型链节无规连接的无规立构聚合物。常见错误分析：“（1）和（2）是均聚物；（3）是交替共聚物；（4）是无规共聚物。”这里是将构型与共聚序列混为一谈。例3.两种单体A、B以等物质的量共聚，用图表示三种有代表性的共聚物。

解：-ABABABAB-；-AAAA-BBBB-;-AABABBBA-。例 4.（1）由丙烯得到的全同立构聚丙烯有无旋光性？（2）假若聚丙烯的等规度不高，能不能用改变构象的方法提高等规度？解：（1）无旋光性。（2）不能。提高聚丙烯的等规度需要改变构型，而改变构型与改变构象的方法根本不同。构象是围绕单键内旋转所引起的排列的变化，改变构象只需要克服单键内旋转位垒即可实现；而改变构型必须经过化学键的断裂和重组才能实现。例5．近程相互作用和远程相互作用的含义及它们对高分子链的构象有何影响？解：所谓“近程”和“远程”是根据沿大分子链的走向来区分的，并非为三维空间上的远和近。事实上，即使是沿高分子链相距很远的链节，也会由于主链单键的内旋转而会在三维空间上相互靠得很近。高分子链节中非键合原子间的相互作用-近程相互作用，主要表现为斥力，如-CH2-CH2-中两个C上的两个H的范德华半径之和为0.240nm,当两个H为反式构象时，其间的距离为0.247nm，处于顺式构象时为0.226nm。因此这两个H原子间的相互作用主要表现为斥力，至于其他非键合原子更是如此。近程相互排斥作用的存在，使得实际高分子的内旋转受阻，使之在空间可能有的构象数远远小于自由内旋转的情况。受阻程度越大，构象数就越少，高分子链的柔性就越小。远程相互作用可为斥力，也可为引力。当大分子链中相距较远的原子或原子

高分子物理名词解释

1.应力松弛：在恒定温度和形变保持不变的情况下，聚合物内部的应力随时间的增加而逐渐衰减的现象。 2.氢键:是极性很强的X－H键上的氢原子，与另外一个键上电负性很大的原子Y的孤对电子相互吸引而形成的一种键。 3.等规聚合物：指全同立构和间同的高聚物。 4.等规度：高聚物中含有全同立构和间同立构总的百分数。 5.聚合物的粘弹性：聚合物的形变和发展具有时间依赖性，这种性质介于理想弹性体和理想粘性体之间，称为粘弹性。 1999年 1.玻璃化温度：玻璃态与高弹态之间的转变即玻璃化转变，所对应的转变温度。 2.脆点（化）温度：当温度低于某个温度Tb时，玻璃态高聚物不能发展强迫高弹形变，而必定发生脆性断裂，这个温度称为脆化温度。 3.溶解度参数：通常将内聚能密度的平方根定义为溶解度参数d，溶质和溶剂的溶解度参数愈接近，两者愈能相互溶解。 4.柔顺性：高分子链能够不断改变其构象的性质或高分子能够卷曲成无规线团的能力。 5.泊松比：材料横向单位宽度的减少与纵向单位长度的增加之比值。 6.表观粘度：与牛顿粘度定义相类比，将非牛顿流体的粘度定义为剪切应力与剪切速率之比，其值称为表观粘度，即。 2000年 1.链段：把由若干个键组成的一段链作为一个独立运动的单元，称为链段。 2.构型：构型是对分子中的最近邻原子间的相对位臵的表征，也就是指分子汇总由化学键所固定的原子在空间的几何排列。 3.构象：由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态。 4.熔限：结晶高聚物有一个较宽的熔融温度范围，这个温度范围就叫熔限。 5.熔点：高聚物结晶部分完全熔化的温度。 6.剪切粘度：液体内部反抗在切应力作用系发生薄层流动的内摩擦力，称为剪切粘度。 7.高聚物的屈服：聚合物在外力作用下产生的塑性变形。 2001年 1.时温等效原理：升高温度和延长时间对分子运动及高聚物的粘弹行为是等效的，可用一个转换因子αT将某一温度下测定的力学数据变成另一温度下的力学数据。 2002年 1.高聚物的熔点：比容－温度曲线上熔融终点处对应的温度为高聚物

青岛科技大学高分子物理试卷A

2006-2007 1 高分子物理（A 卷）高分子学院高分子物理教研室高材04级（本科）（答案写在答题纸上，写在试题纸上无效）一、名词解释（2分/名词）键接异构双轴取向脆性断裂 Boltzmann 原理熔限力学状态时温等效原理银纹质（体）柔顺性零切黏度二、填空（3分/题） 1. 自由结合链的均方末端距2fj h = ，自由旋转链的均方末端距2fr h = 等效自由结合链均方末端距2 h 等效= 。 2. 一般情况下，高聚物的结晶温度区域为，在此区间较高温度下结晶可使高聚物的Tm ，熔限，结晶尺寸。 3. 膜渗透压法测定的是分子量；凝胶色谱法（GPC ）测定可得到，，，，，从色谱柱中最先分离出来的是。 4. PE 、等规PP 的溶解过程为，硫化橡胶遇溶剂后。 5. 良溶剂状态时，1E μ? ，12χ ，2A 。 6. 动态粘弹性一般用，，等参数来表征；从分子结构来讲，顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁晴橡胶、丁基橡胶四种橡胶中内耗最大的是。 7. 大多数聚合物熔体属流体，，其n 值为，表明它们具有特性。 8. 橡胶弹性热力学方程为，交联橡胶的状态方程为，当温度升高时橡胶弹性模量会。 9. 共混高聚物是指，其聚集态特征课程考试试题学期学年拟题学院（系）: 适用专业:

为。 10. 玻璃态高聚物发生冷拉（强迫高弹形变）的温度区间是，结晶聚合物的冷拉温度区间是， 11. 顺丁橡胶分子链的结构单元化学组成属，键接结构属，构型属。 12. 高密度PE与低密度PE相比，其支化度，结晶度，熔点拉伸强度，冲击强度。三、问答题（共49分） 1、试说明结晶高聚物的微观结构具有哪些特征？高结晶度材料的分子链应具备什么结构特点？（10分） 2、请分别画出低密度PE，轻度交联橡胶的下列曲线，并说明理由。（10分）（1）温度形变曲线（2）蠕变及回复曲线（3）应力-应变曲线（并标明拉伸强度） 3、写出下列高聚物的结构式，比较Tg的高低，并说明理由。（9分）（1）顺丁橡胶、聚乙烯、聚氯乙烯、氯丁橡胶、聚苯乙烯（2）聚异丁烯、聚二甲基硅氧烷、聚偏二氟乙烯、聚偏二氯乙烯（3）聚苯撑、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯 4、画出模拟高聚物应力松弛过程的力学模型，给出应力松弛方程，并说明该模型适合于描述何种高聚物的应力松弛过程，为什么？（10分） 5、试分析讨论分子结构、结晶、交联、取向对高聚物拉伸强度的影响。（10分）

第三版_高分子物理课后习题答案(详解)

第1章高分子的链结构 1.写出聚氯丁二烯的各种可能构型，举例说明高分子的构造。等。举例说明高分子链的构造：线形：聚乙烯，聚α-烯烃环形聚合物：环形聚苯乙烯，聚芳醚类环形低聚物梯形聚合物：聚丙烯腈纤维受热，发生环化形成梯形结构支化高分子：低密度聚乙烯交联高分子：酚醛、环氧、不饱和聚酯，硫化橡胶，交联聚乙烯。 2．构象与构型有何区别？聚丙烯分子链中碳—碳单键是可以旋转的，通过单键的内旋转是否可以使全同立构聚丙烯变为间同立构聚丙烯？为什么？答：（1）区别：构象是由于单键的内旋转而产生的分子中原子在空间位置上的变化，而构型则是分子中由化学键所固定的原子在空间的排列；构象的改变不需打破化学键，而构型的改变必须断裂化学键。（2）不能，碳-碳单键的旋转只能改变构象，却没有断裂化学键，所以不能改变构型，而全同立构聚丙烯与间同立构聚丙烯是不同的构型。 3.为什么等规立构聚丙乙烯分子链在晶体中呈螺旋构象，而间规立构聚氯乙烯分子链在晶体中呈平面锯齿构象？答（1）由于等归立构聚苯乙烯的两个苯环距离比其范德华半径总和小，产生排斥作用，使平面锯齿形（…ttt…）构象极不稳定，必须通过C-C键的旋转，形成31螺旋构象，才能满足晶体分子链构象能最低原则。（2）由于间规聚氯乙烯的氯取代基分得较开，相互间距离比范德华半径大，所以平面锯齿形构象是能量最低的构象。 4.哪些参数可以表征高分子链的柔顺性？如何表征？答：（1）空间位阻参数（或称刚性因子），值愈大，柔顺性愈差；（2）特征比Cn，Cn值越小，链的柔顺性越好；（3）连段长度b，b值愈小，链愈柔顺。

5．聚乙烯分子链上没有侧基，内旋转位能不大，柔顺性好。该聚合物为什么室温下为塑料而不是橡胶？答：这是由于聚乙烯分子对称性好，容易结晶，从而失去弹性，因而在室温下为塑料而不是橡胶。 6.从结构出发，简述下列各组聚合物的性能差异：（1）聚丙烯睛与碳纤维；（2）无规立构聚丙烯与等规立构聚丙烯；（3）顺式聚1，4-异戊二烯（天然橡胶）与反式聚1，4-异戊二烯（杜仲橡胶）。（4）高密度聚乙烯、低密度聚乙烯与交联聚乙烯。 7.比较下列四组高分子链的柔顺性并简要加以解释。解：

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