聚合物运动的主要特点

高分子的链结构一、概念1、构型：分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。

2、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3、链段：高分子链上划分出的可以任意取向的最小单元或高分子链上能够独立运动的最小单元称为链段。

4、柔顺性：分子链能够改变其构象的性质。

5、H31螺旋体：每三个链节构成一个基本螺圈。

末端距6、末端距：线行高分子链的一端至另一端的直接距离。

均方末端距：2二、简答1、构型不同的异构体有哪些？旋光，几何，键接。

2、试举例总结影响高分子柔性的因素有哪些？有何影响？（1）主链结构：a.柔性大小-Si-O->-C-N->-C-O->-C-C- b.含双键（非共轭）的高分子有较好的柔性c.含共轭双键或苯环的高分子柔性差（2）取代基：a.极性取代基：1.取代基极性越大，柔性越差 2.取代基密度越大，柔性越差 3.取代基在主链上的分布有对称性，柔性越好 b.非极性取代基：1.取代基增加空间位阻，柔性越差 2.削弱了分子间作用力，柔性越好。

最终决定与哪一方面起主要作用。

（3）支化、交联，柔性越差（4）分子链长，柔性越好，但一定限度后，分子链长短无影响（5）分子间作用力大，柔性越差，有氢键存在，则柔性越差（6）分子越规整，柔性越差（7）温度升高，柔性越好（8）外力作用时间越长，柔性越易显示（9）溶剂：溶剂对大分子运动的影响3、写出自由连接链、自由旋转链、受阻旋转链，等效自由连接链的均方末端距表达式。

自由连接链：自由旋转链：受阻旋转链：等效自由连接链的均方末端距：4、聚合物在溶液中通常呈什么构象？但对于聚乙烯晶体而言，其分子链在晶体中为什么构象？等规聚丙烯晶体的分子链呈什么构象？无规线团；聚乙烯晶体：平面锯齿形构象；等规聚丙烯晶体：H31螺旋构象5、高分子链的柔顺性越大，它在溶液中的构象数多还是少？其均方末端距呢？构象数多；均方末端距小6、构型和构象有何区别？全同立构聚丙烯能否通过化学键（C-C单键）内旋转把“全同”变为“间同”？为什么？构型事指分子中有化学键所固定的原子在空间的几何排列。

第二章（P255）1．简述聚合物的分子运动特点。

答：聚合物的分子运动的特点是：运动单元的多重性：聚合物的运动单元可以是侧基、支链、链节、链段和整个分子等。

高分子热运动是一个松弛过程：在一定的外界条件下，聚合物从一种平衡状态通过热运动达到与外界条件相适应的新的平衡态，这个过程不是瞬间完成的，需要一定的时间。

高分子热运动与温度有关：随着温度的升高，高分子热运动的松弛时间缩短。

2．试用自由体积理论解释聚合物的玻璃化转变。

答：根据自由体积理论，液体或固体物质的体积是由两部分组成的：一部分是被分子占据的体积，称为已占体积，另一部分是未被占据的以“孔穴”形式分散于整个物质之中的自由体积。

正是由于自由体积的存在，分子链才可能通过转动和位移而调整构象。

自由体积理论认为，当高聚物冷却时，起先自由体积逐渐减少，到某一温度时，自由体积将达到最低值，这时高聚物进入玻璃态。

在玻璃态下，由于链段运动被冻结，自由体积也被冻结，并保持一恒定值。

因此，对任何高聚物，玻璃化温度就是自由体积达到某一临界值时的温度，高聚物的玻璃态可视为等自由体积状态。

3．何谓玻璃化转变温度？简述一种测量聚合物玻璃化温度的方法。

答：聚合物玻璃态与高弹态之间的转变称为玻璃化转变，对应的转变温度为玻璃化转变温度。

玻璃化转变温度可以用膨胀计法测定，即直接测量高聚物的体积或比容随温度的变化。

从体积或比容对温度曲线两端的直线部分外推，其交点对应的温度作为T；g T也可以用差热分析测量，其基本原理是在等速升温的条件下，连续测定被测试g样与惰性基准物之间的温度差△T，并以△T对试样T作图，即得差热曲线，曲线上出现一台阶，台阶处所对应的温度即为T。

g4．试从分子运动的观点说明非晶聚合物的三种力学状态和两种转变。

答：在玻璃态下（T<Tg ），由于温度较低，分子运动的能量很低，不足以克服主链内旋转的位垒，因此不足以激发起链段的运动，链段处于被冻结的状态，只有那些较小的运动单元，如侧基、支链和小链节能运动。

聚合物的物理状态及其特点
聚合物是由大量重复单元组成的高分子化合物，广泛存在于自然界和人工合成中。

根据其物理状态不同，聚合物可以分为三种状态：固态、液态和气态。

每种状态都有其独特的特点和性质。

固态
在固态状态下，聚合物分子紧密排列，形成有序的晶格结构。

这种状态下的聚合物通常具有较高的密度和硬度，同时具有一定的弹性。

固态聚合物常见的形式包括晶体和非晶体两种。

晶体
固态聚合物在形成晶体结构时，分子呈有序排列，形成规则的晶格。

这种结构使得晶体聚合物具有较高的结晶度和机械性能，例如强度和硬度较高。

晶体聚合物还表现出明显的各向异性，即在不同方向上性能不同。

非晶体
非晶体聚合物则是指分子排列较为无序，没有明显晶格结构的聚合物状态。

这种状态下的聚合物通常具有较低的结晶度和强度，但具有较好的韧性和韧度。

非晶体聚合物在加工和改性方面具有一定的优势，因为其结构较为灵活。

液态
在液态状态下，聚合物分子之间相互滑动，没有固定的空间结构。

这种状态下的聚合物表现出类似于流体的性质，具有较高的流动性和可变形性。

液态聚合物常用于溶液、涂料、胶黏剂等领域。

气态
在气态状态下，聚合物的分子高度分散，并以气体形式存在。

气态聚合物通常具有较低的密度和较高的可压缩性，常见于气体分离、气体存储等领域。

总的来说，聚合物的物理状态在很大程度上影响着其性能和用途。

不同状态下的聚合物具有各自独特的特点，科学家们正通过不断的研究和改进，探索聚合物在不同状态下的性能和应用，为工程和科学领域带来更多可能性。

高分子科学教程(第二版)—高分子物理部分第7章 聚合物的结构 P2371.试述聚合物的结构特点2.简述聚合物的结构层次答：高分子结构的内容可分为链结构与聚集态结构两个组成部分。

链结构又分为近程结构和远程结构。

近程结构包括构造与构型，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。

构型是指某一原子的取代基在空间的排列。

近程结构属于化学结构，又称一级结构。

远程结构包括分子的大小与形态、链的柔顺性及分子在各种环境中所采取的构象。

远程结构又称二级结构。

聚集态结构是指高分子材料整体的内部结构，包括晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构以及织态结构。

前四者是描述高分子聚集体中的分子之间是如何堆砌的，又称三级结构。

织态结构则属于更高级的结构。

3．写出聚异戊二稀的各种可能的构型和名称（只考虑头－尾键接方式）。

解：（1）1，2－聚合：全同立构1，2－聚异戊二稀；间同立构1，2－聚异戊二稀；无规立构1，2－聚异戊二稀。

（2）3，4－聚合：全同（间同，无规）立构－聚3，4－聚异戊二稀。

（3）1，4聚合：顺式（反式）1，4－聚异戊二稀。

注意：一般来说，顺式、反式聚合都是在特定的催化剂下进行的，当催化剂一定时，产物结构就一定，所以不存在无规的几何异构体。

4．已知聚乙烯试样的聚合度为4105⨯，C-C 键长为0.154nm ，键角为109.5︒，试求：（1）若把聚乙烯看作自由旋转链时的聚乙烯试样的均方末端距；（2）若聚乙烯的末端距符合高斯分布时聚乙烯试样的平均末端距和最可几末端距。

解：54101052=⨯⨯=n ；nm l 154.0=； 5.109=θ（1）22522222.4743)154.0(10225.109cos 15.109cos 1cos 1cos 1nm nl nl nl r =⨯⨯==+-⋅=+-⋅=θθ （2）由于聚乙烯的末端距符合高斯分布，因此它应该是自由结合链)(87.44154.014159.33108385nm l n r =⨯⨯⨯=⋅=π)(76.39154.03102325nm l n r =⨯⨯=⋅=*注意：末端距复合高斯分布的链为高斯链，自由结合链和等效自由结合链都是高斯链。

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。

第五章 聚合物的分子运动和转变1．聚合物分子运动的特点: ①.运动单元的多重性 ②.分子运动的时间依赖性 ③.分子运动的温度依赖性2．运动单元的多重性： A.具有多种运动模式 B.具有多种运动单元A.具有多种运动模式:由于高分子的长链结构，分子量不仅高，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B.具有多种运动单元:如侧基、支链、链节、链段、整个分子链等* 各种运动单元的运动方式①.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②.链节的运动: 比链段还小的运动单元③.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④.高分子的整体运动: 高分子作为整体呈现质量中心的移动⑤.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3．分子运动的时间依赖性: 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时间的，这种现象即为分子运动的时间依赖性; 因为各种运动单元的运动都需克服内摩擦阻力, 不可能瞬时完成4．松弛现象：除去外力，橡皮开始回缩，其中的高分子链也由伸直状态逐渐过渡到卷曲状态，即松弛状态。

故该过程简称松弛过程。

5．松弛时间τ : 形变量恢复到原长度的1/e 时所需的时间 6．分子运动的温度依赖性：①.温度升高,使分子的内能增加：运动单元做某一模式的运动需要一定的能量, 当温度升高到运动单元的能量足以克服的能垒时,这一模式的运动被激发。

②.温度升高使聚合物的体积增加：分子运动需要一定的空间, 当温度升高到使自由空间达到某种运动模式所需要的尺寸后, 这一运动就可方便地进行。

7．黏弹行为的五个区域： ①.玻璃态 ②.玻璃化转变区 ③.高弹态（橡胶-弹性平台区） ④.粘弹转变区 ⑤.粘流态8．图- -：模量－温度曲线----各区的运动单元、特点、名字、描述玻璃化转变为高弹态，转变温度称为玻璃化温度Tg高弹态转变为粘流态，转变温度称为粘流温度Tf* 非晶聚合物：()()t -τΔx t =Δx 0e①.从相态角度来看，玻璃态，高弹态，粘流态均属液相，即分子间的相互排列均是无序的。

聚合物分子运动的特点
聚合物是由许多简单的重复单元组成的大分子。

在固体、液体和气体状态下，聚合物分子都会表现出不同的运动特点。

1. 固态聚合物分子运动特点：在固体状态下，聚合物分子通常以有序的、排列整齐的方式存在。

由于存在着相互作用力，聚合物分子的运动比较受限制，只能进行微小的振动或转动。

这种振动或转动的范围相对较小，使得固态聚合物具有较高的机械强度和稳定性。

2. 液态聚合物分子运动特点：在液体状态下，聚合物分子可以自由移动，并且不再保持有序的排列。

聚合物分子的振动范围增大，分子之间的相互作用减弱，因此液态聚合物的黏度较低。

聚合物分子可以通过扭转、滑动和交换位置等方式进行运动，但仍然受到一定程度的相互作用力影响。

3. 气态聚合物分子运动特点：在气体状态下，聚合物分子之间的相互作用力非常弱，分子间距较大。

聚合物分子会以高速无规律地运动、碰撞和扩散，具有较高的熵值。

气态聚合物分子的自由度最高，能够在空间中自由扩散，其运动速度也相对较快。

总结而言，聚合物分子的运动特点受到其状态（固态、液态或气态）以及分子结构和相互作用力的影响。

不同状态下的聚合物分子表现出不同的运动范围和自由度，这些特点直接影响了聚合物的物理性质和行为。