第五章聚合物的结构03

第五章 配位聚合 习题参考答案1．举例说明聚合物的异构现象，如何评价聚合物的立构规整性？解答：（1）聚合物的异构现象：① 结构异构聚合物，如聚甲基丙烯酸甲酯与聚丙烯酸乙酯：CH 3|-[-CH 2-C-]n - -[-CH 2-CH-]n -| |CO 2CH 3 CO 2C 2H 5聚甲基丙烯酸甲酯 聚丙烯酸乙酯② 几何异构聚合物，汉分子链中由于双键或环形结构上取代基在空间排列方式不同造成的立体异构称为几何异构，也称顺-反异构。

如丁二烯聚合所形成的1,4-聚丁二烯，其结构单元有顺式结构和反式结构两种：～～～CH 2 CH 2～～～ ～～～CH 2 HC = C C = CH H H CH 2～～～ 顺式结构（顺-1,4聚丁二烯） 反式结构（反-1,4聚丁二烯）③ 光学异构聚合物，如聚环氧丙烷有一个真正的手性碳原子：H|～～～O-C *-CH 2～～～|CH 3④ 构象异构聚合物，当大分子链中原子或原子团绕单键自由旋转所占据的特殊空间位置或单键连接的分子链单元的相对位置的改变称构象异构。

构象异构可以通过单键的旋转而互相转换。

（2）当大分子链上大部分结构单元（大于75%）是同一种立体构型时，称该大分子为有规立构聚合物，或立构规整聚合物、定向聚合物。

反之，称为无规立构聚合物。

2．写出下列单体聚合后可能出现的立构规整聚合物的结构式及名称：（1）CH 2=CH-CH 3（2）CH 2-CH-CH 3O（3）CH 2=CH-CH=CH 2CH 3|（4）CH 2 =C-CH=CH 2 解答：（1） 聚丙烯全同聚丙烯（R 为甲基） 间同聚丙烯（R 为甲基）全规聚环氧丙烷 间规聚环氧丙烷 （3） 丁二烯～～～CH 2CH 2～～～ ～～～CH 2 HC = C C = CHH 2～～～ 顺式结构（顺-1,4聚丁二烯）反式结构（反-1,4聚丁二烯）R 为乙烯基）间同1,2-聚丁二烯（R 为乙烯基）（4） 异戊二烯～～～CH 2 CH 2～～～～～～CH 2 H C = CC = C CH 3CH 3 2～～～ 顺式结构（顺-1,4聚异戊二烯）反式结构（反-1,4聚异戊二烯） 全同3,4-聚异戊二烯（R 为-C(CH 3)=CH 2）间同3,4-32）全同1,2-聚异戊二烯（R 乙烯基）间同3,4-聚异戊二烯（R 为乙烯基）3．什么是配位聚合？主要有几类催化剂（或引发剂），各有什么特点？解答：（1）配位聚合：是指单体分子的碳-碳双键先在显正电性的低价态过渡金属的空位上配位，形成某种形式的络合物（常称σ-π络合物），经过四元环过渡态，随后单体分子插入过渡金属-碳键中进行增长的聚合过程。

第五章聚合物的凝聚态结构（教材第五、六两章）一、概念：球晶、片晶、高分子合金、内聚能密度、高分子液晶、IPN结构、取向二、知识点：●高分子的凝聚态是指高分子链之间的几何排列和堆砌状态。

包括固体液体，不存在气态。

高分子链结构决定的聚合物的基本性能特点，而凝聚态结构与材料的性能有着直接的关系。

研究聚合物的凝聚结构特征、形成条件及其材料性能之间的关系，对于控制成型加工条件获得预定结构和性能的材料，对材料的物理特性和材料设计都具有十分重要的意义。

内聚能或内聚能密度CED：来表示高聚物分子间作用力的大小。

CED<300焦/厘米3的高聚物都是非极性高聚物，可用作橡胶；CED> 400焦/厘米3的高聚物由于分子链上有强极性基团，或者分子链间能形成氢键，分子间作用力大，可做纤维材料或工程塑料；CED在300－400焦/厘米3之间的高聚物分子间力适中，适合作塑料使用。

5.1、晶态结构1、基本概念（1）布拉格方程：2dsinθ=n（2）晶胞，晶系，空间格子，晶面，晶面指数（Miller指数）2、聚合物的晶体结构：研究手段广角X射线衍射（WAXD），偏光显微镜（PLM），电子显微镜（TEM、SEM），电子衍射（ED）、原子力显微镜（AFM）、小角X射线衍射（SAXD）等。

3、聚合物的结晶形态：（1）单晶（single crystal）在极稀(浓度约0.01%)的聚合物溶液中，极缓慢冷却时生成具有规则外形的、在电镜下可观察到的片晶，并呈现出单晶特有的电子衍射图。

聚合物单晶的横向尺寸几微米到几十微米，厚度10nm左右。

单晶中高分子链规则地近邻折叠，形成片晶。

（2）球晶（spherulite）球晶是聚合结晶的一种常见的特征形式。

当结晶聚合物从浓溶液析出或从熔体冷结晶时，在不存在应力或流动的情况下形成球晶。

外形呈圆球形，直径0.5～100微米数量级。

在正交偏光显微镜下可呈现特有的黑十字消光图像和消光同心环现象。

黑十字消光图像是聚合物球晶的双折射性质是对称性反映。

第五章 输运过程的基本方程及基本流动形式高分子流变学研究高分子液体在流动过程中所表现的非线性粘弹性及其规律，广义而言，这些内容均属于连续介质力学的范畴，属于输运过程。

因此象所有材料的真实物理过程一样，高分子流变过程也必然遵循自然界普遍适用的最基本的守恒定律。

在输运过程范畴内，这些守恒定律主要表现为质量守恒定律，动量守恒定律和能量守恒定律。

高分子流变过程与其他流体输运过程的主要差别在于高分子液体是一种特殊的非线性粘弹性流体，这种特殊性表现在其特殊的流变本构方程上。

为定量地研究高分子材料在流变测量和合成或加工工程中的流动规律，为高分子材料设计、加工工艺设计、模具和设备设计提供系统地计算基础和设计方法，本章介绍输运过程基本方程的物理意义和方程形式，讨论其在几种典型高分子材料流动形式中的应用。

1． 连续性方程——质量守恒律设无限大空间内充满流体，在固定的空间坐标系中任取封闭曲面A ，设其包围体积为∀（图5-1）。

考察单位时间内曲面A 中包围流体的质量变化率为=M∀∂∂∀⎰d t t),(x ρ (5-1)式中=MtM ∂∂；ρ(x ，t )为时刻t ，空间任一点x 的质量密度。

积分是对体积∀的体积分。

该质量变化率应等于单位时间内穿过曲面A 的净质量流量。

在A 上任取面元dA ，设 dA 的方向指向封闭曲面的外法线方向。

假定dA 处流体的流速为v ，则单位时间通过dA 的体积流量为（- v · dA），这是两个矢量的点乘，负号的出现是由于规定了以流进封闭曲面的流量为正流量（使封闭曲面内物质增多），流出为负流量。

相应的通过dA 的质量流量为（-ρv · dA），于是有A v x d d t t MA ∙-=∀∂∂=⎰⎰∀ρρ),( （5-2）我们称（5-2）式为连续性方程的积分型式。

公式表明单位时间内体积∀中流体的质量变化等于该时间内穿过曲面A 的净流量，其物理本质为质量守恒定律。

后一个积分是对包围体积∀的封闭曲面A 作的面积分。

第23讲第五章聚合物的分⼦运动和热转变第23 讲第五章聚合物的分⼦运动和热转变5.1 聚合物分⼦运动的特点5.1.1 运动单元的多重性5.1.2 分⼦运动的时间依赖性5.1.3 分⼦运动的温度依赖性5.1.4 分⼦运动的时—温等效原理5.1 聚合物分⼦运动的特点5.1.1 运动单元的多重性由于⾼分⼦的长链结构，不仅相对分⼦质量⼤，⽽且还具有多分散性。

此外，它还可以带有不同的侧基，加上⽀化、交联、结晶、取向、共聚等，使得⾼分⼦的运动单元具有多重性，或者说⾼聚物的分⼦运动有多重模式。

多种运动⽅式：1。

⼩尺⼨运动单元（链段尺⼨以下）：如链段（伸展或卷曲）；链节、⽀链、侧基（次级松弛)；晶区（晶型转变、晶缺陷运动、局部松弛、折叠链）等。

2．⼤尺⼨运动单元（链段尺⼨以上）：指⼤分⼦链的质量中⼼相对位移（流动）1）运动形式的多样性：包括：键⾓、键长和取代基的运动—对应玻璃态；链段运动—对应橡胶态；整个⼤分⼦链的运动—对应粘流态不过，链段的运动是聚合物所特有的、对聚合物性能影响最⼤的基本运动形式，聚合物的许多特殊性能都与链段运动直接相关。

2）运动单元的多样性：如侧基、⽀链、链节、链段、整个分⼦链等.分⼦运动单元：⼩：链段的运动：主链中碳－碳单键的内旋转，使得⾼分⼦链有可能在整个分⼦不动，即分⼦链质量中⼼不变的情况下，⼀部分链段相对于另⼀部分链段⽽运动。

链节的运动：⽐链段还⼩的运动单元。

侧基的运动：侧基运动是多种多样的，如转动，内旋转，端基的运动等。

⼤：⾼分⼦的整体运动：⾼分⼦作为整体呈现质量中⼼的移动。

晶区内的运动：晶型转变，晶区缺陷的运动，晶区中的局部松弛模式等。

5.1.2 分⼦运动的时间依赖性运动过程的时间依赖性——松弛特性聚合物由于其分⼦运动的复杂性，决定了其分⼦运动相对低分⼦化合物的过程要缓慢得多，即运动的过程和结果对运动时间具⾼度依赖性。

1）松弛过程和松弛特性物质在外界作⽤条件下，从⼀种平衡状态通过分⼦运动过渡到与外界条件相适应的另⼀种平衡状态，总是需要⼀定的时间才能完成，这个过程就叫做松弛过程。

聚合物材料的结构与性能分析第一章：引言聚合物材料是一类重要的工程材料，其广泛应用于化工、电子、医药等领域。

聚合物材料的性能很大程度上取决于其结构，因此对聚合物材料的结构与性能进行分析至关重要。

本文将从聚合物材料的分子结构、晶体结构以及热力学性质等方面进行分析。

第二章：聚合物材料的分子结构分析聚合物材料的分子结构主要由聚合物链的构型和分子间键的排布方式决定。

聚合物链可以以直链、支链、环状等形式存在，而分子间键的排布方式可以是规则的也可以是不规则的。

这些结构特征对聚合物材料的物理性质和加工性能具有重要影响。

第三章：聚合物材料的晶体结构分析聚合物材料可能具有结晶性，在结晶态下其分子排列有序，形成晶体结构。

晶体结构的分析可以通过X射线衍射、扫描电子显微镜等技术进行。

晶体结构的特征包括结晶度、结晶形态、结晶尺寸等，这些特征对聚合物材料的力学性能和耐热性能有着显著影响。

第四章：聚合物材料的热力学性质分析聚合物材料的热力学性质是指在一定温度范围内，聚合物材料的热稳定性、热膨胀性、热导率等性质。

热稳定性是指聚合物材料在高温下的稳定性能，热膨胀性是指材料由于温度变化而引起的尺寸变化，热导率是指材料传导热量的能力。

这些热力学性质的分析有助于评估聚合物材料在高温条件下的性能表现。

第五章：聚合物材料的力学性能分析聚合物材料的力学性能是指材料在外力作用下的强度、刚度和延展性等性质。

力学性能可以通过拉伸、弯曲、压缩等实验来测量，其中拉伸强度和断裂伸长率是常用的指标。

力学性能的分析有助于评估聚合物材料在实际工程中的可靠性和耐久性。

第六章：聚合物材料的电学性能分析聚合物材料在电子领域有着重要应用，其电学性能的分析对于电子元件的设计和优化至关重要。

电学性能包括导电性、介电性和电阻率等指标。

导电性可以通过测量材料的电导率来评估，介电性可以通过测量材料的介电常数和介质损耗因子来评估，而电阻率是指材料单位体积内的电阻值。

第七章：聚合物材料的化学稳定性分析聚合物材料常常需要在恶劣的环境条件下工作，因此其化学稳定性是必须考虑的一个因素。