材料科学基础_第2章_高分子的链结构及聚集态结构

以下为1~6章的名词解释,资料来源为高分子物理(第四版)材料科学基础(国外引进教材),化工大词典,百度百科,维基百科等。

第一章高分子链的结构全同立构:高分子链全部由一种旋光异构单元键接而成间同立构:高分子链由两种旋光异构单元交替键接而成构型:分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列,这种排列就是热力学稳定的,要改变构型必需经过化学键的断裂与重组分子构造(Architecture):指聚合物分子的各种形状,一般高分子链的形状为线形,还有支化或交联结构的高分子链,支化高分子根据支链的长短可以分为短支链支化与长支链支化两种类型共聚物的序列结构:就是指共聚物根据单体的连接方式不同所形成的结构,共聚物的序列结构分为四类:无规共聚物、嵌段共聚物、交替共聚物、接枝共聚物接枝共聚物:由两种或多种单体经接枝共聚而成的产物,兼有主链与支链的性能。

嵌段共聚物(block copolymer):又称镶嵌共聚物,就是将两种或两种以上性质不同的聚合物链段连在一起制备而成的一种特殊聚合物。

环形聚合物:它的所有结构单元在物理性质与化学性质上都就是等同的超支化聚合物:就是在聚合物科学领域引起人们广泛兴趣的一种具有特殊大分子结构的聚合物构象:由于σ单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态。

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。

链柔性:就是指高分子链在绕单键内旋转自由度,内旋转可导致高分子链构象的变化,因为伴随着状态熵增大,自发地趋向于蜷曲状态的特性。

近程相互作用:就是指同一条链上的原子或基团之间,沿着链的方向,因为距离相近而产生相互作用远程相互作用:因柔性高分子链弯曲所导致的沿分子链远距离的原子或基团之间的空间相互作用。

远程相互作用可表现为斥力或引力,无论就是斥力还就是引力都使内旋转受阻,构想数减少,柔性下降,末端距变大。

自由连接链:假定分子就是由足够多的不占体积的化学键自由结合而成,内旋转时没有键角限制与位垒障碍,其中每个键在任何方向取向的几率都相同。

2高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构是指由高分子链相互排列和空间有序排布所形成的特定结构。

高分子材料的聚集态结构直接影响其性质和性能，因此对于高分子材料的研究和应用具有重要意义。

通过研究高分子的聚集态结构，可以揭示高分子材料的力学性能、热学性能、传质性能等方面的规律，为高分子材料的应用提供理论指导。

高分子的聚集态结构主要包括无序态、部分有序态和完全有序态三种。

1.无序态：在无序态下，高分子链相互交织、随机排列，没有任何规则的结构。

这种结构通常是由高分子材料在固态下由熔融态或溶液中形成的，没有特定的结晶形态。

无序态的高分子材料具有良好的可塑性和变形性能，常见于塑料材料。

2.部分有序态：部分有序态是指高分子链部分按照一定规则排列，但整体结构仍然随机分布。

这种结构的高分子材料通常在固态下由无序态经过加工过程形成，如拉伸、压缩、拉伸-轻度热处理等。

部分有序态的高分子材料具有介于无序态和有序态之间的性质，具备较高的力学性能和热学性能，常见于纤维材料。

3.完全有序态：完全有序态是指高分子链按照一定规则有序排列，形成有序的晶体结构。

有序态的高分子材料具有良好的力学性能、热学性能和传质性能，常见于高分子晶体材料、高分子纤维和高分子薄膜等。

完全有序态的高分子材料的结晶形态可以通过X射线衍射、热分析、光学显微镜以及电子显微镜等手段进行表征。

高分子的聚集态结构形成的过程主要与高分子链的构型调整和高分子链之间的相互作用有关。

在高分子合成或高分子材料加工过程中，高分子链可能具有不同的构象，如直线构象、环状构象、扭曲构象等。

同时，高分子链之间的相互作用也会影响聚集态结构的形成。

例如，范德华力、静电相互作用、亲疏水性等会影响高分子链的相互吸引和排斥，进而决定高分子的聚集态结构。

综上所述，高分子的聚集态结构直接影响高分子材料的性质和性能，三种主要的聚集态结构包括无序态、部分有序态和完全有序态。

通过研究高分子的聚集态结构，可以深入了解高分子材料的力学性能、热学性能、传质性能等方面的规律，为高分子材料的应用提供理论指导。

第二章高分子的凝聚态结构Structure of condensed state of polymer12学时——引言链结构：单个分子的结构和形态凝聚态结构：分子群体的结构和形态。

指高分子链之间的排列和堆砌结构。

也称为“超分子结构”。

链结构：决定材料的基本性能，间接影响使用性能。

凝聚态结构：决定材料的本体性能，直接影响使用性能。

例子——砖和建筑物的关系用质量好的砖盖的房子不一定坚固。

譬如结构不好，水泥不好，歪了斜了。

质量稍差的砖，好好盖的话房子也会比较坚固。

材料——分子群体——承担负荷的不是单个分子，而是分子群体。

材料的结构应该均匀（各部分整齐划一），不希望在某些位置出现明显缺陷。

因为材料的破坏总是从最薄弱的位置发生和发展的。

凝聚态结构包括：晶态结构（crystalline structure）非晶态结构（non-crystalline structure）取向结构（oriented structure）共混物结构（织态结构）（texture structure）在实际材料中，它们或共存或单独存在，多方面地影响材料的性能。

目的和意义：了解凝聚态结构特征——物理力学性能的关系掌握凝聚态结构——加工成型条件的关系——指导生产加工和应用§3.1 高聚物的分子间作用力单个分子——（分子间作用力）——〉凝聚态（固态和液态）Note：高分子材料只有凝聚态，没有气态。

说明。

一、分子间作用力的类型分子间的作用力包括范德华力和氢键。

范德华力——存在于分子之间或分子内非键合原子间的一种相互吸引的作用力。

包括静电力、诱导力、色散力。

（1）静电力：极性分子——极性分子之间的引力。

（永久偶极之间）极性分子具有永久偶极，静电相互作用与分子偶极的大小和定向程度有关。

温度升高，定向程度下降，则静电力将减小。

作用能量12~21千焦/摩尔，极性高分子中的主要作用力。

Ｃ—Ｃ键键能３５０kJ/mol （2）诱导力：极性分子与非极性分子之间（或者同一分子内极性部分与非极性部分之间） 诱导力是极性分子的永久偶极与它在其它分子上引起的诱导偶极之间的相互作用力。