名词解释：
1.时间依赖性：在一定的温度和外力作用下，高聚物分子从一种平衡态过渡到另一种平衡
态需要一定的时间
2.松弛时间τ:橡皮由ΔX(t)恢复到ΔX(0)的1/e时所需的时间
3.松弛时间谱：松弛过程与高聚物的相对分子质量有关，而高聚物存在一定的分子量分布，
因此其松弛时间不是一个定值，而呈现一定的分布。
4.时温等效原理：升高温度或者延长观察时间（外力作用时间）对于聚合物的分子运动是
等效的，对于观察同一个松弛过程也是等效的。
5.模量：材料受力时，应力与应变的比值
6.玻璃化温度：为模量下降最大处的温度。
7.自由体积：任何分子的转变都需要有一个自由活动的空间,高分子链活动的空间
8.自由体积分数（f）：自由体积与总体积之比。
9.自由体积理论：当自由体积分数为2.5%时，它不能够再容纳链段的运动，链段运动的冻
结导致玻璃化转变发生。
10.物理老化：聚合物的某些性质随时间而变化的现象
11.化学老化：聚合物由于光、热等作用下发生的老化
12.外增塑：添加某些低分子组分使聚合物T g下降的现象
13.次级转变或多重转变：Tg以下，链段运动被冻结，存在需要能量小的小尺寸运动单元的
运动
14.结晶速率：物品结晶过程进行到一半所需要时间的倒数
15.结晶成核剂：能促进结晶的杂质在结晶过程中起到晶核的作用
16.熔融：物质从结晶态转变为液态的过程
17.熔限：结晶聚合物的熔融过程，呈现一个较宽的熔融温度范围
18.熔融熵 S m：熔融前后分子混乱程度的变化
19.橡胶: 施加外力时发生大的形变，外力除去后可以恢复的弹性材料
20.应变: 材料受到外力作用而所处的条件使其不能产生惯性移动时,它的几何形状和尺寸
将发生变化
21.附加应力：可以抵抗外力的力
22.泊松比：拉伸实验中材料横向应变与纵向应变比值的负数
23.热塑性弹性体：兼有橡胶和塑料两者的特性，在常温下显示高弹，高温下又能塑化成型
24.力学松弛：聚合物的各种性能表现出对时间的依赖性
25.蠕变：在一定的温度下和较小恒应力的持续作用下，材料应变随时间的增加而增大的现
象
26.应力松驰：在恒定温度和形变保持不变条件下，聚合物内部应力随时间的增加而逐渐衰
减的现象
27.滞后：聚合物在交变应力作用下形变落后于应力变化的现象
28.力学损耗或者内耗：单位体积橡胶经过一个拉伸~回缩循环后所消耗的功
29.储存模量E’：同相位的应力与应变的比值
30.损耗模量E”：相差90度相位的应力振幅与应变振幅的比值
31.Boltzmann叠加原理：聚合物的力学松弛行为是其整个历史上各松弛过程的线性加和
32.应变软化：随应变增大，应力不再增加反而有所下降
33.银纹屈服：聚合物受到张应力作用后，由于应力集中产生分子链局部取向和塑性变形，
在材料表面或内部垂直于应力方向上形成的长100、宽10、厚为1微米左右的微细凹槽或裂纹的现象
34. 裂纹：由于分子链断裂而在材料内部形成的空隙，不具有强度，也不能恢复。
35. 应力银纹——当应力达到临界应力值后在聚合物材料内部引发形成的银纹
36. 环境银纹——在环境和应力的共同作用下，在远低于临界应力值时在聚合物材料内部引
发形成的银纹
37. 剪切屈服：拉伸韧性聚合物材料到达屈服点时，试样在与拉伸方向成450角的方向上
出现剪切滑移变形
38. 脆性断裂：在屈服之前发生，断面平滑，断裂能很小。
39. 韧性断裂：在屈服之后发生，断面粗糙，断裂能很大。
40. 牛顿流体：凡流动行为符合牛顿流动定律的流体
41. 非牛顿流体：凡流动行为不符合牛顿流动定律的流体 42. 表观黏度：随切变速率或切应力变化而变化的某一点的切应力与切应变比值 43. 熔融指数 MI ：指在一定的温度下和规定负荷下（2160g ），10min 内从规定直径和长度
的标准毛细管内流出的聚合物的熔体的质量
44. 巴拉斯效应：熔体挤出模孔后,挤出物的截面积比模孔的截面积大的现象
填空题：
1. 结构是决定分子运动的内在条件，性能是分子运动的宏观表现
2. 玻璃化转变实质是：链段运动的松弛过程，熔融转变的实质是整链运动的热力学相变
3. 高分子运动特点：分子运动的多样性，多重性，温度，时间依赖性
4. 高分子的热运动：高分子链的整体运动，链段运动，链节、支链、侧基的运动，晶区的
分子运动
5. 整个大分子链称作大尺寸运动单元，链段及链段以下的运动单元称作小尺寸运动单元
6. 时间依赖性原因：整个分子链，链段，链节等运动单元需要克服内摩擦阻力，是不可能
瞬时完成的
7. 温度越高，松弛时间越短
8. WLF 半经验方程：
9. 模量越大，刚性越大
10. 粘弹行为的五个区域：
1) 玻璃态区：特点: 聚合物类似玻璃，脆性。分子运动主要限于振动和短程的旋转运
动。
2) 玻璃-橡胶转变区：模量下降与皮革相似。此区域为远程、协同分子运动的开始
3) 橡胶-弹性平台区：特点: 模量在此区域几乎恒定，分子间物理缠结，呈现远程橡胶
弹性。分子量越高，平台越长。
4) 橡胶流动区：聚合物既呈现橡胶弹性，又呈现流动性。试验时间短，物理缠结来不
及松弛，材料仍表现橡胶行为；试验时间增加，温度升高，产生解缠作用，导致整个高分子产生流动。
5) 液体流动区：聚合物容易流动，类似糖浆，热运动能量足以使分子链解缠蠕动，这
种流动是作为链段运动结果的整链运动。
11. Tg 测量方法：（1）膨胀计法 (2)量热法 (3)温度一形变法和热机械法（4） 动态力学热
分析 （DMTA) (5) 核磁共振法-NMR (6)介电松弛法
12. 液体或固体物质，其体积由两部分组成：一部分占有体积另一部分是自由体积
13. 影响Tg 的因素：
内因：分子链的柔顺性，几何立构，分子间的作用力 a
ηγτ=?
/
四、计算题 1、某碳链聚α-烯烃，平均分子量为00(1000M M M =为链节分子量，试计算以下各项数值：（1）完全伸直时大分子链的理论长度；（2）若为全反式构象时链的长度；（3）看作Gauss 链时的均方末端距；（4）看作自由旋转链时的均方末端距；（5）当内旋转受阻时（受阻函数438.0cos =?）的均方末端距；（6）说明为什么高分子链在自然状态下总是卷曲的，并指出此种聚合物的弹性限度。 解：设此高分子链为—（—CH 2—CHX —）n —，键长l=0.154nm,键角θ=109.5 。 . 25)/(,,)()6(6.15)(7.242438.01438 .013/113/11154.02000cos 1cos 1cos 1cos 1)5(86.94cos 1cos 1)4(35.47154.02000)3(5.2512 5 .109sin 154.020002 sin )2(308154.0)1000(2)1(2 ,2/12max 2/122 2222 2 2 ,2 222 000 max 倍弹性限度是它的理论状态下是卷曲的所以大分子链处于自然因为或反式反式反式≈==-+?-+?=-+?-+==-+==?===?===?==r f r f h L h L L nm h nm nl h nm nl h nm nl h nm nl L nm M M nl L φφφ??θθθ θ θ 2、 假定聚乙烯的聚合度2000，键角为109.5°，求伸直链的长度l max 与自由旋转链的根均 方末端距之比值，并由分子运动观点解释某些高分子材料在外力作用下可以产生很大形变的原因。 解：对于聚乙烯链Lmax=（2/3）1/2 nl l n h r f 2) (2 /12 ,= N=2×2000=4000（严格来说应为3999） 所以 5.363/40003/) m ax /(2 /12,===n h L r f 可见，高分子链在一般情况下是相当卷曲的，在外力作用下链段运动的结果是使分子趋于伸展。于是在外力作用下某些高分子材料可以产生很大形变，理论上，聚合度为2000 的聚乙烯完全伸展可产生36.5倍形变。 注意：公式中的n 为键数，而不是聚合度，本题中n 为4000，而不是2000。 3、计算相对分子质量为106 的线形聚苯乙烯分子的均方根末端距。（1）假定链自由取向
高分子物理知识点总结 导读：我根据大家的需要整理了一份关于《高分子物理知识点总结》的内容，具体内容：高分子物理是研究高分子物质物理性质的科学。下面我给你分享，欢迎阅读。高分子链的构型有旋光异构和几何异构两种类型。旋光异构是由于主链中的不对称碳原子形成的，有全同... 高分子物理是研究高分子物质物理性质的科学。下面我给你分享，欢迎阅读。 高分子链的构型有旋光异构和几何异构两种类型。 旋光异构是由于主链中的不对称碳原子形成的，有全同、间同和无规三种不同的异构体(其中，高聚物中全同立构和间同立构的总的百分数称为等规度。)。 全同(或等规)立构：取代基全部处于主链平面的一侧或者说高分子全部由一种旋光异构单元键接而成间同立构：取代基相间地分布于主链平面的两侧或者说两种旋光异构单元交替键接 无规立构：取代基在平面两侧作不规则分布或者说两种旋光异构单元完全无规键接 几何异构是由于主链中存在双键而形成的，有顺式和反式两种异构体。构象：原子或原子基团围绕单键内旋转而产生的空间分布。 链段：把若干个键组成的一段链作为一个独立运动的单元 链节(又称为重复单元)：聚合物中组成和结构相同的最小单位
高分子可以分为线性、支化和交联三种类型。其中支化高分子的性质与线性高分子相似，可以溶解，加热可以熔化。但由于支化破坏了高分子链的规整性，其结晶能力大大降低，因此支化高分子的结晶度、密度、熔点、硬度和拉伸强度等，都较相应的线性高分子的低。 交联高分子是指高分子链之间通过化学键形成的三维空间网络结构，交联高分子不能溶解，只能溶胀，加热也不能熔融。 高分子链的构象就是由单键内旋转而形成的分子在空间的不同形态。 单键的内旋转是导致高分子链呈卷曲构象的根本原因，内旋转越自由，卷曲的趋势就越大。这种不规则的卷曲的高分子构象称为无规线团。 高分子链的内旋转并不是完全自由的，有键角和空间位阻的限制。 自由结合链的内旋转没有键角和位垒限制;自由旋转链有键角限制，但没有空间位阻的限制。自由结合链和自由旋转链都是假想的理想链，实际中是不存在的。 实际的高分子链既不是自由结合链，也不是自由旋转链，但可以看作是一个等效的自由结合链。 柔顺性：高分子链能够改变其构象的性质 末端距：线性高分子的一端到另一端的距离 内聚能：克服分子间的作用力，把1mol液体或者固体移到其分子间的引力范围之外所需要的能量(单位体积内的内聚能则称为内聚能密度) 聚合物在不同的条件下结晶，可以形成不同的形态。 聚合物的单晶一般只能在极稀溶液中(浓度小于0.1%)缓慢结晶才能形成。
考题的主要类型 1.概念题主要考查对高分子物理的基本概念的掌握和理解。 2.判断题主耍考察对基本理论和主耍结论的分析判断能力。 3?论述题主要测验基础理论、基本知识掌握的程度。 4 ?简答题主要考察运用所学理论知识对实际问题的综合和概括能力、分析与解决问题的能力。 5.计算题主要考察运用所学理论知识对实际问题的计算能力。 《高分子物理》考前复习提纲 一、考试内容与要求 第一章概论 1、掌握重均、数均分子量和分子量分布的定义、表示方法，并各记两种测定方法。 2、了解高分子物理的三个组成方面和高分子的聚集态类型。 3、掌握数均、重均分子量和多分散性指数的计算方法。会计算P24第7题。 第二章高分子的链结构 1、掌握高分子链的构型、构象、链段、均方末端距、内旋转、线型高分子、全同立构等概念。 2、了解影响聚合物柔性的因素。 3、能正确冋答下列问题 (1)弹性聚合物为何貝有柔弹性？ (2)聚丙烯通过单键的旋转能否把全同立构变为间同立构？为什么？ (3)如何表征大分子的柔性？ (4)聚乙烯、聚内烯膳、聚氯乙烯的柔性顺序是什么？为什么？ (5)涤纶和芳纶那个柔性大？为什么？ 第三章高分子的溶液性质 掌握聚合物的溶解过程和溶剂选择 第四章高分子的多组分体系 掌握高分子共混物的相容性、多组分高分子的界面性质 第五章聚合物的非晶态 1、掌握非晶态、玻璃化转变、主价键、次价键、内聚能密度、GOLR聚合物、聚集态、切力变稀流体、取向、取向度等概念 2、了解取向高分子材料的单轴取向和双轴取向；非晶态聚合物
可能有两类取向，即分子取向和链段取向。 3、能正确lH|答下列问题 （1）线形非晶态高聚物的力学三态是什么？并分别给岀定义。 （2）玻璃化温度的影响因素有哪些？ （3）黏度的影响因素有哪些？ （4）聚合物为何没有气态？ 第六章聚合物的结晶态. 1 学握晶体、晶系、结晶度、熔点、串晶、球晶等基本概念 2、能正确冋答下列问题 （1）结晶的必要条件和充分条件是什么？ （2）什么是最佳结晶温度？ （3）结晶度与强度的关系？ （4）为何高聚物结品没冇明确的熔点而冇一个熔限？ （5）涤纶和芳纶那个熔点高？为什么？ 第七章聚合物的屈服和断裂 1、掌握聚合物的屈服应力、脆性断裂、韧性断裂、强迫高弹形变、脆化温度、冷拉、银纹、应力发白、应力集中等基本概念; 2、能正确回答下列问题 （1）影响聚合物实际强度的因素是什么？ （2）强迫高弹形变与高弹形变冇何异同点？强迫高弹形变与塑性形变冇 何异同点？ ''（3）为社么聚合物的实际强度总达不到理论强度？ （4）取向可使材料的强度提高几倍至几I?倍，为什么？ 第八章聚合物的高弹性与黏弹性 1、掌握力学松弛、松弛时间、高弹性、粘弹性、蠕变、应力松弛、 滞后现象和力学损耗等概念 2、了解聚合物的时温等效原理 3、会计算P257第9题 4、能正确刨答下列问题 （1）雨衣在墙上为什么越來越长？ （2）嚅变和应力松弛的根木原因是什么？ （3）橡胶高弹性的本质是什么？ （4）麦克斯韦模型和开尔文模型分别适合描述什么黏弹现彖？ （5）化纤的拉伸和定长定型分属于什么力学松弛？
聚合物的结构（计算题：均方末端距与结晶度） 1.简述聚合物的层次结构。 答：聚合物的结构包括高分子的链结构和聚合物的凝聚态结构，高分子的链结构包括近程结构（一级结构）和远程结构（二级结构）。一级结构包括化学组成、结构单元链接方式、构型、支化与交联。二级结构包括高分子链大小（相对分子质量、均方末端距、均方半径）和分子链形态（构象、柔顺性）。三级结构属于凝聚态结构，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。 构型：是指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。 （要改变构型，必须经过化学键的断裂和重组。） 高分子链的构型有旋光异构和几何异构两种类型。 旋光异构是由于主链中的不对称碳原子形成的，有全同、间同和无规三种不同的异构体（其中，高聚物中全同立构和间同立构的总的百分数称为等规度。）。 全同（或等规）立构：取代基全部处于主链平面的一侧或者说高分子全部由一种旋光异构单元键接而成 间同立构：取代基相间地分布于主链平面的两侧或者说两种旋光异构单元交替键接 无规立构：取代基在平面两侧作不规则分布或者说两种旋光异构单元完全无规键接 几何异构是由于主链中存在双键而形成的，有顺式和反式两种异构体。 构象：原子或原子基团围绕单键内旋转而产生的空间分布。 链段：把若干个键组成的一段链作为一个独立运动的单元 链节（又称为重复单元）：聚合物中组成和结构相同的最小单位 高分子可以分为线性、支化和交联三种类型。其中支化高分子的性质与线性高分子相似，
可以溶解，加热可以熔化。但由于支化破坏了高分子链的规整性，其结晶能力大大降低，因此支化高分子的结晶度、密度、熔点、硬度和拉伸强度等，都较相应的线性高分子的低。 交联高分子是指高分子链之间通过化学键形成的三维空间网络结构，交联高分子不能溶解，只能溶胀，加热也不能熔融。 高分子链的构象就是由单键内旋转而形成的分子在空间的不同形态。 单键的内旋转是导致高分子链呈卷曲构象的根本原因，内旋转越自由，卷曲的趋势就越大。 这种不规则的卷曲的高分子构象称为无规线团。 高分子链的内旋转并不是完全自由的，有键角和空间位阻的限制。 自由结合链的内旋转没有键角和位垒限制；自由旋转链有键角限制，但没有空间位阻的限制。 自由结合链和自由旋转链都是假想的理想链，实际中是不存在的。 实际的高分子链既不是自由结合链，也不是自由旋转链，但可以看作是一个等效的自由结合链。 柔顺性：高分子链能够改变其构象的性质 末端距：线性高分子的一端到另一端的距离 内聚能：克服分子间的作用力，把1mol液体或者固体移到其分子间的引力范围之外所需要的能量（单位体积内的内聚能则称为内聚能密度）
高分子物理重要知识点 第一章高分子链的结构 1.1高分子结构的特点和内容 高分子与低分子的区别在于前者相对分子质量很高，通常将相对分子质量高于约1万的称为高分子，相对分子质量低于约1000的称为低分子。相对分子质量介于高分子和低分子之间的称为低聚物（又名齐聚物）。一般高聚物的相对分子质量为104~106，相对分子质量大于这个范围的又称为超高相对分子质量聚合物。 英文中“高分子”或“高分子化合物”主要有两个词，即polymers和Macromolecules。前者又可译作聚合物或高聚物；后者又可译作大分子。这两个词虽然常混用，但仍有一定区别，前者通常是指有一定重复单元的合成产物，一般不包括天然高分子，而后者指相对分子质量很大的一类化合物，它包括天然和合成高分子，也包括无一定重复单元的复杂大分子。 与低分子相比，高分子化合物的主要结构特点是： （1）相对分子质量大，由很大数目的结构单元组成，相对分子质量往往存在着分布； （2）主链有一定的内旋自由度使分子链弯曲而具有柔顺性； （3）高分子结构不均一，分子间相互作用力大； （4）晶态有序性较差，但非晶态却具有一定的有序性。 （5）要使高聚物加工成为有用的材料，需加入填料、各种助剂、色料等。 高分子的结构是非常复杂的，整个高分子结构是由不同层次所组成的，可分为以下三个主要结构层次（见表1－1）： 表1-1高分子的结构层次及其研究内容 由于高分子结构的如上特点，使高分子具有如下基本性质：比重小，比强度高，弹性，可塑性，耐磨性，绝缘性，耐腐蚀性，抗射线。 此外，高分子不能气化，常难溶，粘度大等特性也与结构特点密切相关。 1.2高分子链的近程结构 高分子链的化学结构可分为四类： （1）碳链高分子，主链全是碳以共价键相连：不易水解 （2）杂链高分子，主链除了碳还有氧、氮、硫等杂原子：由缩聚或开环得到，因主链由极性而易水解、醇解或酸解（3）元素有机高分子，主链上全没有碳：具有无机物的热稳定性及有机物的弹性和塑性 （4）梯形和螺旋形高分子：具有高热稳定性 由单体通过聚合反应连接而成的链状分子，称为高分子链。聚合度：高分子链中重复单元的数目； 除结构单元的组成外，端基对聚合物的性能影响很大：提高热稳定性 链接结构是指结构单元在高分子链的联接方式（主要对加聚产物而言，缩聚产物的链接方式一般是明确的）。
第一章 高分子的链结构 1.1 高分子结构的特点和内容 高聚物结构的特点: 1. 是由多价原子彼此以主价键结合而成的长链状分子，相对分子质量大，相对分子质量往往存着分布。 2. 一般高分子主链都有一定的内旋转自由度，可以使主链弯曲而具有柔性。 3.晶态有序性较差，但非晶态却具有一定的有序性。 4.要使高聚物加工成有用的材料，往往需要在其中加入填料，各种助剂，色料等.。 5. 凝聚态结构的复杂性: 结构单元间的相互作用对其聚集态结构和物理性能有着十分重要的影响。 1.2 高分子的近程结构 (,)(,)??????????????????????????????????????????????????????????? 结构单元的化学组成结构单元键接方式 结构单元空间立构近程结构支化高分子链结构交联结构单元键接序列高聚物结构高分子链尺寸分子量均方半径和均方末端距远程结构高分子链的形态构象柔性与刚性非晶态结构晶态结构高分子聚集态结构液晶结构 取向结构多相结构 链结构:指单个分子的结构和形态. 链段:指由高分子链中划出来的可以任意取向的最小链单元. 近程结构:指链结构单元的化学组成，键接方式，空间方式，空间立构，支化和交联，序列结构等问题. 共聚物:由两种以上单体所组成的聚合物. 有规立构聚合物:指其化学结构单元至少含有一个带有两个不同取代原子或基团的主链碳原子，并且沿整个分子链环绕这种碳原子是有规律的. 全同立构:高分子全部由一种旋光异构单元键接而成. 间同立构:由两种旋光异构单元交替键接. 无规立构:两种旋光异构单元完全无规则键接时. 等规度:高聚物中含有全同立构和间同立构的总的百分数. 临界聚合度:聚合物的分子量或聚合度一定要达到某一数值后，才能显示出适用的机械强度，这一数值称为~. 键接结构:是指结构单元在高分子链中的连接方式. 支化度:以支化点密度或相邻支化点之间的链的平均分子量来表示运货的程度. 交联结构:高分子链之间通过支链联结成一个三维空间网型大分子时即成为交联结构. 交联度:通常用相邻两个交联点之间的链的平均分子量Mc 来表示. 交联点密度:为交联的结构单元占总结构单元的分数，即每一结构单元的交联几率. 1.3 高分子的远程结构 构造: 是指链中原子的种类和排列，取代基和端基的种类，单体单元的排列顺序，支链的类型和长度等. 构象:由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态称为~ 构型: 是指某一原子的取代基在空间的排列. 遥爪高分子：是端基具有特定反应性技的聚合物.
UNIT1.碳链高分子：主链全部由C以共价键相连接；杂链：主链含C，以及O、S等两种或以上的原子以共价键相连接；构造：聚合物分子的各种形状（线形、枝化、交联、梯形、螺旋）构型：由化学键固定的原子在空间几何排列；构像：原子或原子团绕单键内旋转所产生的空间排布。旋光异构体：结构单元为-CH2-CHX-型，包含一个不对称C，所形成的异构体；分为全同：取代基都在主平面一侧或都由一种旋光异构单元键接而成；间同：相间分布于或两种交替链接；无规：不规则分布或两种无规链接。链段:高分子链中的单键旋转时互相牵制,一个键转动,要带动附近的一段链一起运动,把若干个键组成的一段链作为一个独立运动的单元。自由连结链：一个孤立高分子链在旋转时不考虑键角限制和位垒的障碍，每个分子由足够过的不占有体积的化学键自由结合而成的，每个键在任方向取向几率相等的理想模型。自由旋转链：分子链中每个键在键角所允许的方向自由转动，不考虑空间位阻对旋转的影响；等效自由：将一个原来有n个键长为l键角固定旋转不自由的键组成的链可视为Z个长度为b的自由结合链段的的高分子链；链的柔性:分子链能够改变其构象的性质.（不但高分子本身是一个独立运动单元，而且在每个高分子中还存在能独立运动的小单元，他们热运动的结果 使链有强烈的卷曲倾向，这是大分子链具备柔性的最根本内在原因）柔性实质：构象数增，S增，分子链卷曲程度增，分子链在无外力作用下总是自发采取卷曲形态，使构象熵最大。平衡态柔性:热力学平衡条件下的柔性,取决于反式与旁式构象之间的能量差ΔUtg。动态柔性:在外界条件影响下从一种平衡态构象向另一种平衡态构象转变的难易程度,转变速度取决于位能曲线上反式和旁式构象之间的位垒ΔUb与外场作用能之间的关系（ΔUb与kT）.影响柔性的因素:分子结构:a主链结构1主链全部由单键组成,一般柔性较好,PE PP;不同单键,柔性不同Si-O>C-N>C-O>C-C.2有孤立双键,柔性大,顺式聚1,4-丁二烯;共轭双键,不能内旋转,分子刚性,聚乙炔,聚苯;有芳杂环,柔性差,芳香尼龙.b取代基1极性大作用力大,内旋转受阻,柔性差,PAN
高分子物理重要知识点 (1人评价)|95人阅读|8次下载|举报文档 高分子物理重要知识点 (1人评价)|96人阅读|8次下载|举报文档 1 高分子物理重要知识点第一章高分子链的结构 1.1高分子结构的特点和内容高分子与低分子的区别在于前者相对分子质量很高，通常将相对分子质量高于约1万的称为高分子，相对分子质量低于约1000的称为低分子。相对分子质量介于高分子和低分子之间的称为低聚物（又名齐聚物）。一般高聚物的相对分子质量为104~106，相对分子质量大于这个范围的又称为超高相对分子质量聚合物。英文中“高分子”或“高分子化合物”主要有两个词，即polymers和Macromolecules。前者又可译作聚合物或高聚物；后者又可译作大分子。这两个词虽然常混用，但仍有一定区别，前者通常是指有一定重复单元的合成产物，一般不包括天然高分子，而后者指相对分子质量很大的一类化合物，它包括天然和合成高分子，也包括无一定重复单元的复杂大分子。与低分子相比，高分子化合物的主要结构特点是：（1）相对分子质量大，由很大数目的结构单元组成，相对
分子质量往往存在着分布；（2）主链有一定的内旋自由度使分子链弯曲而具有柔顺性；（3）高分子结构不均一，分子间相互作用力大；（4）晶态有序性较差，但非晶态却具有一定的有序性。（5）要使高聚物加工成为有用的材料，需加入填料、各种助剂、色料等。高分子的结构是非常复杂的，整个高分子结构是由不同层次所组成的，可分为以下三个主要结构层次（见表1－1）：表1-1高分子的结构层次及其研究内容 名称内容备注链结构一级结构（近程结构）结构单元的化学组成键接方式构型（旋光异构，几何异构）几何形状（线形，支化，网状等）共聚物的结构指单个大分子与基本结构单元有关的结构二级结构（远程结构）构象（高分子链的形状）相对分子质量及其分布指由若干重复单元组成的链段的排列形状三级结构（聚集态结构、聚态结构、超分子结构）晶态非晶态取向态液晶态织态指在单个大分子二级结构的基础上，许多这样的大分子聚集在一起而成的聚合物材料的结构由于高分子结构的如上特点，使高分子具有如下基本性质：比重小，比强度高，弹性，可塑性，耐磨性，绝缘性，耐腐蚀性，抗射线。此外，高分子不能气化，常难溶，粘度大等特性也与结构特点密切相关。 1.2高分子链的近程结构高分子链的化学结构可分为四类：（1）碳链高分子，主链全是碳以共价
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
名词解释： 1.时间依赖性：在一定的温度和外力作用下，高聚物分子从一种平衡态过渡到另一种平衡态需要一定的时间 2.松弛时间τ:橡皮由ΔX(t)恢复到ΔX(0)的1/e时所需的时间 3. 4. 5.松弛时间谱：松弛过程与高聚物的相对分子质量有关，而高聚物存在一定的分子量分布，因此其松弛时间不是一个定值，而呈现一定的分布。 6.时温等效原理：升高温度或者延长观察时间（外力作用时间）对于聚合物的分子运动是等效的，对于观察同一个松弛过程也是等效的。 7.模量：材料受力时，应力与应变的比值 8.玻璃化温度：为模量下降最大处的温度。 9.自由体积：任何分子的转变都需要有一个自由活动的空间,高分子链活动的空间 10.自由体积分数（f）：自由体积与总体积之比。 11.自由体积理论：当自由体积分数为2.5%时，它不能够再容纳链段的运动，链段运动的冻结导致玻璃化转变发生。 12.物理老化：聚合物的某些性质随时间而变化的现象 13.化学老化：聚合物由于光、热等作用下发生的老化 14.外增塑：添加某些低分子组分使聚合物T g下降的现象 15.次级转变或多重转变：Tg以下，链段运动被冻结，存在需要能量小的小尺寸运动单元的运动 16.结晶速率：物品结晶过程进行到一半所需要时间的倒数 17.结晶成核剂：能促进结晶的杂质在结晶过程中起到晶核的作用 18.熔融：物质从结晶态转变为液态的过程 19.熔限：结晶聚合物的熔融过程，呈现一个较宽的熔融温度范围 20.熔融熵S m：熔融前后分子混乱程度的变化
21.橡胶: 施加外力时发生大的形变，外力除去后可以恢复的弹性材料 22.应变: 材料受到外力作用而所处的条件使其不能产生惯性移动时,它的几何形 状和尺寸将发生变化 23.附加应力：可以抵抗外力的力 24.泊松比：拉伸实验中材料横向应变与纵向应变比值的负数 25.热塑性弹性体：兼有橡胶和塑料两者的特性，在常温下显示高弹，高温下又能 塑化成型 26.力学松弛：聚合物的各种性能表现出对时间的依赖性 27.蠕变：在一定的温度下和较小恒应力的持续作用下，材料应变随时间的增加而 增大的现象 28.应力松驰：在恒定温度和形变保持不变条件下，聚合物内部应力随时间的增加 而逐渐衰减的现象 29.滞后：聚合物在交变应力作用下形变落后于应力变化的现象 30.力学损耗或者内耗：单位体积橡胶经过一个拉伸~回缩循环后所消耗的功 31.储存模量E’：同相位的应力与应变的比值 32.损耗模量E”：相差90度相位的应力振幅与应变振幅的比值 33.Boltzmann叠加原理：聚合物的力学松弛行为是其整个历史上各松弛过程的 线性加和 34.应变软化：随应变增大，应力不再增加反而有所下降 35.银纹屈服：聚合物受到张应力作用后，由于应力集中产生分子链局部取向和塑 性变形，在材料表面或内部垂直于应力方向上形成的长100、宽10、厚为1微米左右的微细凹槽或裂纹的现象 36.裂纹：由于分子链断裂而在材料内部形成的空隙，不具有强度，也不能恢复。 37.应力银纹——当应力达到临界应力值后在聚合物材料内部引发形成的银纹 38.环境银纹——在环境和应力的共同作用下，在远低于临界应力值时在聚合物材 料内部引发形成的银纹 39.剪切屈服：拉伸韧性聚合物材料到达屈服点时，试样在与拉伸方向成450角
实验一熔体流动速率的测定 塑料熔体流动速率（MFR）：是指在一定温度和负荷下，塑料熔体每10min通过标准口模的质量。 实验原理：一定结构的塑料熔体，若所测得MFR愈大，表示该塑料熔体的平均分子量愈低，成型时流动性愈好。但此种仪器测得的流动性能指标是在低剪切速率下获得的，不存在广泛的应力－应变速率关系。因而不能用来研究塑料熔体粘度与温度，粘度与剪切速率的依赖关系，仅能比较相同结构聚合物分子量或熔体粘度的相对数值。 （1）为什么要分段取样？答：分段取样取平均值能使实验结果更精确，且利于去除坏点，减小试验误差。 （2）哪些因素影响实验结果？举例说明。答：①标准口模内径的选择不同的塑料应选择不同的口模内径，否则实验误差较大。②实验温度物料的形态与温度有关，不同的温度下，物料的熔体流动速率不同。③负荷不同负荷下，压力不同则影响样条质量。 实验二扫描电子显微镜观察物质表面微观结构 背散射电子 背散射电子是被固体样品中的原子核反弹回来的一部分入射电子，其中包括弹性背散射电子和非弹性背散射电子。背散射电子来自样品表层几百纳米的深度范围，被散射电子系数可用л=KE m表示，式中，K，m均为与原子序数有关的常数。因此，它的产额能随样品原予序数增大而增多．所以不仅能用作形貌分折，而且可以用来显示原子序数衬度，定性地用作成分分析。 二次电子 在入射电子束作用下被轰击出来并离开样品表面的样品的核外电子叫做二次电子。 二次电子的能量较低，一般都不超过8×10-19J（50ev），大多数二次电子只带有几个电子伏能量，因此二次电子逃逸深度一般只在表层5－10nm深度范围内。 二次电子发射系数与入射电子和样品表面法线夹角а的关系可用σа=σ/cosа表示，可见样品的棱角、尖峰等处会产生较多的二次电子，因此，二次电子对样品的表面形貌十分敏感，能非常有效的显示样品的表面形貌。二次电子的产额和原子序数之间役有明显的依赖关系。所以不能用它来进行成分分折。 X 射线 当样品原子的内层电子被入射电子激发或者电离时，原子就会处于能量较高的激发状态，此时外层电子将向内层跃迁以填补内层电子的空缺。从而使具有特征能量X射线释放出来。 2.2 扫描电子显微镜工作原理 扫描电子显微镜(SEM)采用聚焦电子束在试样表面逐点扫描成像。试样为块状或粉末颗粒，成像信号可以是二次电子、背散射电子、特征X 射线或俄歇电子，其中二次电子是最主要的成像信号，用于进行材料的表面形貌分析。 二次电子产生的数量依赖于入射电子束与样品表面法线的夹角（入射角），而样品表面形态的变化则会引起入射角的改变，因此，二次电子的产额是样品表面特征的函数。 电子光学系统包括电子枪、电磁透镜、扫描线圈和样品室 四、思考题 2. 电镜的固有缺陷有哪几种？像闪是怎样产生的？ 答，球差，色差，衍色差，像闪。
高分子具有柔顺性的本质是什么？简要说明影响 高分子链柔顺性的因素 主要有哪些？ 答：高分子链具有柔顺性的原因在于它含有许多可以内旋转的 键，根具热力学熵增原理，自然界中一切过程都自发地朝熵增增大的方向发展。高分子链在无外力的作用下总是自发地取卷曲的形态，这就是高分子链柔性的实质。影响因素主要有：主链的结构；2．取代基; 3．氢键; 4．交联。6．以结构的观点讨论下列聚合物的结晶能力：聚乙烯、尼龙66、聚异丁烯 答：高分子的结构不同造成结晶能力的不同，影响结晶能力的因素有：链的对称性越高结晶能力越强；链的规整性越好结晶能力越大；链的柔顺性越好结晶能力越好；交联、分子间力是影响高聚物的结晶能力；氢键有利于结晶结构的稳定。聚乙烯对称性最好，最易结晶；尼龙66，对称性不如聚乙烯，但仍属对称结构，还由于分子间可以形成氢键，使结晶结构的稳定，可以结晶，聚异丁烯由于结构不对称，不易结晶。 2. 解释为什么尼龙6在室温下可溶解在某些溶剂中，而线性的聚乙烯在室温下却不能? 答.尼龙和聚乙烯都是结晶性的聚合物，其溶解首先要使晶区熔融才能溶解。而尼龙是极性的聚合物，如果置于极性溶剂之中，和极性的溶剂作用会放出热量从而使晶区熔融，继而溶解。聚乙烯是非极性的聚合物，要使其晶区熔融只能升温至其熔点附近，然后溶于适当的溶剂中才能溶解。所以聚乙烯在常温下不能溶解在溶剂之中。 4．影响高分子链柔性的因素有那些？如何影响？ 答案要点:分子结构的影响：（1）主链结构主链全为单键或含孤立双键时，分子链柔顺性较大，而含有芳杂环结构时，由于无法内旋转，柔顺性差。（2）取代基极性取代基使柔顺性变差，非极性取代基体积大，位阻大，柔顺性变差。（3）支化、交联若支链很长，阻碍链的内旋转时，柔顺性变差。对于交联结构，交联程度不大时，对柔顺性影响不大，当交联程度达到一定程度时，大大影响链的柔顺性。（4）分子链的长短一般分子链越长，构象数目越多，柔顺性越好。（5）分子间作用力作用力大则柔性 差。（6）分子链的规整性越 规整，结晶能力越强，柔性 变差。 外界因素的影响：（1）温度 温度升高，柔性增加，反之 降低。（2）外力外力作用 速度缓慢时，柔性容易显 示；外力作用速度快时，分 子链显得僵硬。（3）溶剂 与高分子链间的作用对高 分子形态有重要影响，进而 影响柔性 7．聚合物的晶体有几种形 式？影响晶体形态的因素 有哪些？ 答案要点:晶体形态：单晶、 球晶和其他结晶，包括树枝 状晶、纤维状晶、串晶、柱 晶和伸直链晶体。影响晶体 形态的因素是晶体生长的 外部条件和晶体的内部结 构。外部条件包括溶液的成 分、晶体生长温度、粘度、 所受作用力的方式及大小 等。 8．常用测定高分子结晶度 的方法有几种？每种方法 的基本原理是什么？ 答案要点: (1)密度法依据 为晶区规整，密度大于非晶 区。(2)X射线衍射峰依据： 总的相干散射强度等于晶 区和非晶区相干散射强度 之和。(3)量热法依据： 聚合物熔融过程中的热效 应来测定结晶度。 17．简述聚合物分子的运动 及其特点。 答案要点: (1)运动单元的 多重性，包括：高分子链的 整体运动，链段运动，链节、 支链、侧基的运动，晶区内 分子运动。(2)分子运动的 时间依赖性。原因在于不同 的运动单元的运动均需要 克服摩擦力，不可能瞬时完 成。(3)分子运动的温度依 赖性。不同温度下表现出不 同的运动特征。玻璃态：分 子运动限于振动和短程的 旋转运动；玻璃－橡胶转变 区：模量下降很多，链段为 运动；橡胶流动区：既呈现 橡胶弹性又呈现流动性；液 体流动区，整个分子链成为 运动单元。 18．简述高分子聚合物玻璃 化转变的自由体积理论。 答案要点: 玻璃化转变是 高分子链段运动的松驰过 程。自由体积理论认为，液 体或固体，它的整个体积包 括两部分：一部分是分子本 身占据的，称为占有体积； 另一部分是分子间的空隙， 称为自由体积，它以大小不 等的空穴无规分布在聚合 物中，提供了分子运动的空 间，是分子链可能通过转动 而调节构象。在玻璃化温度 以下，链段运动被冻结，自 由体积也处于冻结状态，其 空穴尺寸和分布基本上固 定。聚合物在玻璃化温度 下，自由体积提供的空间不 足以使聚合物链发生构象 调整，随温度升高，聚合物 体积膨胀只是由于分子振 动、键长的变化，即分子占 有体积的膨胀。而在玻璃化 温度以上，自由体积开始膨 胀，为链段运动提供保证， 链段由冻结进入运动状态。 19．影响Tg的因素是什么？ 通过什么手段可以调节聚 合物的Tg？ 影响Tg的因素：（1） 主链的柔顺性；（2）取代基； （3）构型；（4）分子量；（5） 链间相互作用；（6）作用力； （7）实验速度。 调节手段：（1）增塑降 低Tg。（2）共聚取决于共 聚方法，共聚组成及共聚单 体的化学结构。（3）交联提 高Tg。（4）共混由共混物 的相容性决定。如果热力学 互容，则共混物的Tg与相 同组分无规共聚物的Tg相 同，即介于相应聚合物的Tg 之间。 20．聚合物结晶的必要条件 是什么？如何影响聚合物 的结晶？ 答案要点:聚合物结晶的必 要条件是分子结构的对称 性和规整性，这也是影响其 结晶能力、结晶速度主要结 构因素。此外，结晶还需要 温度和时间。 影响因素：（1）链的对 称性和规整性：分子链的对 称性和规整性越高，越易于 结晶。（2）分子量：分子量 大，熔体粘度增大，链运动 能力降低，限制了链段向晶 核的扩散排列，聚合物结晶 速度变慢。（3）共聚物：与 共聚单体的结构、共聚物组 成、共聚物分子链对称性和 规整性均有关。无规共聚物 结晶能力降低。如果两种共 聚物的均聚物结晶结构相 同，这种共聚物也可以结 晶。嵌段聚合物的各个嵌段 基本保持基本保持相对独 立性，其中能结晶的嵌段将 形成自己的晶区。 21．聚合物发生相转变时， 各种影响因素如何发挥作 用？ 答案要点:影响聚合物熔融 的因素有：（1）链结构分 子链段间作用力大、刚性 大、对称性和规整性好则熔 点高。（2）稀释效应增塑 剂和可溶性添加剂等助剂 降低熔点。（3）共聚无规 共聚和交替共聚大幅降低 熔点。（4）片晶厚度与熔 点成正比关系。（5）结晶温 度结晶温度高熔点高。（6） 应力和压力对于结晶聚 合物，拉伸有利于结晶，结 果提高了结晶度，也提高了 熔点。在压力下结晶，可增 加片晶厚度，可提高熔点。 27．影响聚合物强度的主要 因素是什么？如何影响与 改变强度？ 答案要点:主要影响因素： （1）高分子材料强度上限 取决于主链化学键力和分 子间作用力。故一般情况 下，增加分子极性或形成氢 键可以提高强度。主链含有 芳杂环的聚合物，其强度和 模量比脂肪族的高。分子链 支化程度增加，分子间距离 增加，作用力减小，聚合物 拉伸强度降低。（2）适度交 联可有效增加分子链间联 系，使分子链间不易滑移。 适度交联，材料强度增高； 过度交联，强度反而下降。 （3）结晶度升高，强度增 加，但太高，材料将发脆。 球晶的结构对强度影响较 大。取向可大幅提高材料强 度。（4）增塑剂的加入降低 强度。此外，低温和高应变 速率下，聚合物倾向脆性断 裂。温度越低，应变速率越 高，断裂强度越大。 增强途径：如在聚合 物基体中加入第二种物质， 形成复合材料，显著提高材 料力学强度，称为“增强” 作用，能提高聚合物基体力 学强度的物质称为增强剂 或活性填料。按填料的形 态，可分为粉状和纤维状两 种。增强机理：填料与高分 子链间的较强相互作用。 28．影响聚合物熔体流动性 的因素是什么？如何影 响？ 答案要点: （1）分子结构 的影响：分子链越柔顺，粘 流温度越低；而分子链越刚 性，粘流温度越高。高分子 的极性大，则粘流温度高。 （2）相对分子质量的影响： 相对分子质量愈大，位移运 动愈不易进行，粘流温度就 要提高。从加工成型角度来 看，成型温度愈高愈不利。 在不影响制品基本性能要 求的前提下，适当降低相对 分子质量是很必要的。但应 着重提出，由于聚合物相对 分子质量分布的多分散性， 所以实际上非晶聚合物没 有明晰的粘流温度，而往往 是一个较宽的软化区域，在 此温度区域内，均易于流 动，可进行成型加工。（3） 粘流温度与外力大小和外 力作用的时间有关：外力增 大提高链段沿外力方向向 前跃迁的几率，使分子链的 重心有效地发生位移，因此