8第一章高分子链构造 ................................................... 错误!未定义书签。
1.1 高分子构造特点和内容............................................ 错误!未定义书签。
1.2 高分子近程构造.................................................. 错误!未定义书签。
1.3 高分子远程构造.................................................. 错误!未定义书签。
1.4 高分子链柔顺性.................................................. 错误!未定义书签。第二章高分子汇集态构造................................................. 错误!未定义书签。
2.1 高聚物非晶态.................................................... 错误!未定义书签。
2.2 高聚物晶态...................................................... 错误!未定义书签。
2.3 高聚物取向构造.................................................. 错误!未定义书签。
2.4 高分子液晶及高分子合金.......................................... 错误!未定义书签。第三章高聚物分子运动................................................. 错误!未定义书签。
3.1 高聚物分子热运动................................................ 错误!未定义书签。
1. 高分子热运动特点................................................. 错误!未定义书签。
2. 高聚物力学状态和热转变........................................... 错误!未定义书签。
3. 高聚物松驰转变及其分子机理....................................... 错误!未定义书签。
3.2 玻璃化转变...................................................... 错误!未定义书签。
3.3 玻璃化转变与链构造关系.......................................... 错误!未定义书签。
3.4晶态高聚物分子运动 .............................................. 错误!未定义书签。第四章高聚物力学性质.................................................. 错误!未定义书签。
4.1 玻璃态和结晶态高聚物力学性质.................................... 错误!未定义书签。
1 力学性质基本物理量. ............................................... 错误!未定义书签。
2 应力-应变曲线..................................................... 错误!未定义书签。
(1)玻璃态高聚物拉伸................................................. 错误!未定义书签。
(2) 玻璃态高聚物逼迫高弹形变........................................ 错误!未定义书签。
(3) 非晶态聚合物应力-应变曲线....................................... 错误!未定义书签。
(4)结晶态聚合物应力-应变曲线...................................... 错误!未定义书签。
(5) 特殊应为-应变曲线............................................... 错误!未定义书签。
3 屈服.............................................................. 错误!未定义书签。
4 断裂.............................................................. 错误!未定义书签。
5影响高聚物实际强度因素 ............................................ 错误!未定义书签。
4.2 高弹性.......................................................... 错误!未定义书签。
1 橡胶使用温度范畴.................................................. 错误!未定义书签。
2 高弹性特点和热力学分析........................................... 错误!未定义书签。
1) 高弹性特点....................................................... 错误!未定义书签。
2) 橡胶弹性热力学分析............................................... 错误!未定义书签。
4.3 粘弹性.......................................................... 错误!未定义书签。
1 聚合物力学松驰现象............................................... 错误!未定义书签。
(1)静态粘弹性现象................................................... 错误!未定义书签。
(2)动态粘弹性现象................................................... 错误!未定义书签。
2 粘弹性力学模型................................................... 错误!未定义书签。
3 时温等效原理..................................................... 错误!未定义书签。
4 Boltzmann叠加原理 ............................................... 错误!未定义书签。
5 粘弹性实验办法................................................... 错误!未定义书签。
6. 蛇行理论......................................................... 错误!未定义书签。第五章高聚物流变性..................................................... 错误!未定义书签。
5.1牛顿流体与非牛顿流体 ............................................ 错误!未定义书签。
5.2高聚物粘性流动重要特点........................................... 错误!未定义书签。
5.3影响粘流温度因素 ................................................ 错误!未定义书签。
5.4高聚物熔体切粘度 ................................................ 错误!未定义书签。
1. 高聚物流动性表征................................................. 错误!未定义书签。
2. 剪切粘度测量办法................................................. 错误!未定义书签。
3. 高聚物熔体流动曲线............................................... 错误!未定义书签。
4. 影响高聚物熔体切粘度因素......................................... 错误!未定义书签。
5. 高聚物熔体弹性体现............................................... 错误!未定义书签。第六章高聚物电、热、光性能........................................... 错误!未定义书签。
6.1 聚合物介电性能.................................................. 错误!未定义书签。
6.2 介电损耗........................................................ 错误!未定义书签。
6.3 聚合物导电性................................................... 错误!未定义书签。
6.4 介电击穿........................................................ 错误!未定义书签。
6.5 聚合物静电现象.................................................. 错误!未定义书签。第七章高分子溶液性质................................................... 错误!未定义书签。第八章高分子分子量及其分布............................................. 错误!未定义书签。
第一章 高分子链构造
1.1 高分子构造特点和内容
高聚物构造特点:
1. 是由多价原子彼此以主价键结合而成长链状分子,相对分子质量大,相对分子质量往往存着分布。
2. 普通高分子主链均有一定内旋转自由度,可以使主链弯曲而具备柔性。
3.晶态有序性较差,但非晶态却具备一定有序性。
4.要使高聚物加工成有用材料,往往需要在其中加入填料,各种助剂,色料等.。
5. 凝聚态构造复杂性:构造单元间互相作用对其汇集态构造和物理性能有着十分重要影响。
1.2 高分子近程构造
(,)(,)???????????????????????????????????????????????????????????
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 链构造:指单个分子构造和形态.
链段:指由高分子链中划出来可以任意取向最小链单元.
近程构造:指链构造单元化学构成,键接方式,空间方式,空间立构,支化和交联,序列构造等问题. 共聚物:由两种以上单体所构成聚合物.
有规立构聚合物:指其化学构造单元至少具有一种带有两个不同取代原子或基团主链碳原子,并且沿整个分子链环绕这种碳原子是有规律.
全同立构:高分子所有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:高聚物中具有全同立构和间同立构总百分数.
临界聚合度:聚合物分子量或聚合度一定要达到某一数值后,才干显示出合用机械强度,这一数值称为~.
键接构造:是指构造单元在高分子链中连接方式.
支化度:以支化点密度或相邻支化点之间链平均分子量来表达运货限度.
交联构造:高分子链之间通过支链联结成一种三维空间网型大分子时即成为交联构造.
交联度:通惯用相邻两个交联点之间链平均分子量Mc来表达.
交联点密度:为交联构造单元占总构造单元分数,即每一构造单元交联几率.
1.3 高分子远程构造
构造:是指链中原子种类和排列,取代基和端基种类,单体单元排列顺序,支链类型和长度等.
构象:由于单键内旋转而产生分子在空间不同形态称为~
构型:是指某一原子取代基在空间排列.
遥爪高分子:是端基具备特定反映性技聚合物.
汇集态构造:是指高分子材料整体内部构造,涉及晶态构造,非晶态构造,取向态构造,液晶态构造以及织态构造.
无规线团:不规则地蜷曲高分子链构象称为~.
自由联结链:假定分子是由足够多不占体积化学键自由结合而成,内旋转时没有键角限制和位垒障碍,其中生个键在任何方向取向几率都相等.
自由旋转链:假定分子链中每一种键都可以在键角所容许方向自由转动,不考虑空间位阻对转动影响.
末端距:指线型高分子链一端至另一端直线距离,用h表达.
均方末端距:求平均末端距或末端距平方平增色值.
22
(n为键数)
h nl
自由结合链:假定分子是由不占有体积化学键自由结合而成,内旋转时没有键角限制和位垒障碍,其中每个键在任何方向取向几率都相等.
自由旋转链:假定分子链中每一种键都可以在键角所容许方向自由转动,不考虑空间位阻对转动影响.
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。
高物第一章习题 1.测量数均分子量,不可以选择以下哪种方法:(B)。 A.气相渗透法B.光散射法C.渗透压法D.端基滴定法 2.对于三大合成材料来说,要恰当选择分子量,在满足加工要求的前提下,尽量( B )分子量。 A.降低 B.提高 C.保持 D.调节 3.凝胶色谱法(GPC)分离不同分子量的样品时,最先流出的是分子量(大)的部分,是依据(体积排除)机理进行分离的。 4.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 5. 下列相同分子量的聚合物,在相同条件下用稀溶液粘度法测得的特性粘数最大的为( D ) (A)高支化度聚合物(B)中支化度聚合物(C)低支化度聚合物(D)线性聚合物 6. 内聚能密度:定义克服分子间作用力,1mol的凝聚体汽化时所需的能量为内聚能密度,表征分子间作用力的强弱。 7. 同样都是高分子材料,在具体用途分类中为什么有的是纤维,有的是塑料,有的是橡胶?同样是纯的塑料薄膜,为什么有的是全透明的,有的是半透明的? 答:(1)塑料橡胶的分类主要是取决于使用温度和弹性大小。塑料的使用温度要控制在 玻璃化温度以下且比Tg室温低很多。 而橡胶的使用温度控制在玻璃化温度以上且Tg比室温高很多,否则的话,塑料就软 化了,或者橡胶硬化变脆了,都无法正常使用。玻璃化温度你可以理解为高分子材料由 软变硬的一个临界温度。塑料拉伸率很小,而有的橡胶可以拉伸10倍以上。 纤维是指长径比大于100以上的高分子材料,纤维常用PA(聚酰胺)等材料,这类材料有分子间和分子内氢键,结晶度大,所以模量和拉伸强度都很高,不容易拉断。 (2)结晶的高聚物常不透明,非结晶高聚物通常透明。不同的塑料其结晶性是不同的。加工条件不同对大分空间构型有影响,对结晶有影响,这些都能导致透明性不同。大多数聚合物是晶区和非晶区并存的,因而是半透明的。 8. 在用凝胶渗透色谱方法测定聚合物分子量时,假如没有该聚合物的标样,但是有其它聚合物的标样, 如何对所测聚合物的分子量进行普适标定?需要知道哪些参数? 参考答案:可以用其它聚合物标样来标定所测聚合物的分子量。当淋洗体积相同时,二者的特性粘数与分子量的乘积相等,即: 根据Mark-Houwink 所以需要知道被测聚合物和标样的K,a值(在GPC实验所用的溶剂中)
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)
?高分子物理前四章复习资料 ?高分子链的结构 ?什么是高分子结构,它主要包括那些内容。(书1页,第二自然段)高分子结构分为链结构和凝聚态结构两部分。链结构是指单个高分子结构和形态。包括①化学组成、构型、构造、共聚物的序列结构;②分子的大小、尺寸、构象和形态。凝聚态结构是指高分子链凝聚在一起形成的高分子材料本体内部结构,包括,①聚合物晶态结构②聚合物非晶态结构③液晶态聚合物④聚合物的取向结构⑤多组分聚合物。 ?高分子按组成可分为那几类:碳链高分子、杂链高分子、元素高分子。各自义并各举2个例子。(书第1页) 碳链高分子:聚苯乙烯、聚丙烯腈 杂链高分子:聚甲醛、聚酰胺 元素高分子:聚硅氧烷、聚氯化磷腈 ?常用高分子链的分子结构式:(书第2页表格)表格没法打,看书吧! ?高分子链的构型:(分子重复单元的异构) 什么叫构型:是指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。 构型不同的异构体有几种?旋光异构体,几何异构体,键接异构体 旋光异构:全同、间同和无规 几何异构:顺反异构 键接异构:头-尾,头-头,尾-尾 ?1,4-丁二烯有那几种几何异构,不同结构的1,4-丁二烯都适合用做什么产品,为什么?(书第5页,倒数第二如自然段) 順式聚1,4丁二烯,链间距较大,室温下是一种弹性很好地橡胶;反式聚1,4丁二烯结构也比较规整,容易结晶,室温下是弹性很差的塑料。 ?什么是高分子构造?是指聚合物分子的各种形状。一维,二维,三维线型,环形、梯形聚合物 ?ABS的组成结构是什么?各单元的作用有那些?(书10页) 常用的工程塑料ABS树脂除共混型外,大多数是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯组成的三元接枝共聚物。后者以丁苯橡胶为主链,将苯乙烯、丙烯腈接在支链
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)。
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
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
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
2019/2020 学年第一学期高分子物理课程考试试题(C)卷 类别继续教育学院拟题人高分子材料教研室 适用专业 (答案写在答题纸上,写在试题纸上无效) 一、名词解释(每个3分,共15分) θ溶剂,等效自由连接链,取向,银纹,特性粘度 二.选择题:(每题2分,共20分) 1、下列方法中,能提高聚合物模量的是() A、提高支化程度 B、提高结晶度 C、加入增塑剂 D、与橡胶共混 2.某一结构对称的结晶聚合物,其Tm=210℃,其结晶速度最快的温度在( ) 。 A.170 ℃ B.115 ℃ C.-25 ℃ D.210 ℃ 3.测量重均分子量可以选择以下哪种方法:() A.粘度法 B.端基滴定法 C.渗透压法 D.光散射法 4.当一个聚合物稀溶液从θ温度上升10℃时,其第二维利系数A2:() A.小于1/2 B.大于1/2 C.大于零 D.小于零
5.下列那种方法可以降低熔点:() 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。 6. 下列方法可以提高聚合物的拉伸强度的是()。 A. 提高支化度; B. 提高结晶度; C. 加入增塑剂; D. 橡胶共混; 7.大多数聚合物流体属于() A.膨胀性流体() B.膨胀性流体() C.假塑性流体() D.假塑性流体() 8、用()模型可以用来描述线性聚合物的应力松弛现象。 A、粘壶与弹簧串连的kelvin模型 B、粘壶与弹簧串连的maxwell模型 C、粘壶与弹簧并连的kelvin模型 D、粘壶与弹簧并连的maxwell模型 9. 根据时温等效原理,将曲线从高温移至低温,则曲线应在时间轴上()移。 A、左 B、右 C、上 D、下 10.高分子的基本运动是()。 A.整链运动 B.链段运动 C.链节运动 D 主链运动 三.填空题:(每空2分,共40分) 1.聚合物在溶液中通常呈()构象,在晶体中呈()构象。 2. 高聚物的静态粘弹性行为表现有()、()。 3. 高聚物在极高压力下可以得到的晶体类型是(),在偏光显微镜下可以观察到“黑十字”现象的晶体类型是()。