聚合物结构与性能论文
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聚合物的结构与性能研究
聚合物的结构与性能研究近年来，聚合物材料在工业和科学领域中得到了广泛的应用。
聚合物材料具有良好的化学和物理性质，具有良好的透明度、抗腐蚀、耐热性、机械强度和电绝缘性能等特点，成为了现代化工和高新技术产业中主要的材料之一。
聚合物在实际应用中的性能取决于其结构和组分。
聚合物分子通常由单体结构单元通过共价键连接而成，具有相对较高的分子量和复杂的三维结构。
因此，聚合物的性能与组分、分子量、分子量分布、结晶或无定形结构等诸多因素有着密切的关系。
本文将介绍聚合物材料的结构和性能研究进展，并探讨其在材料领域中的应用前景。
一、聚合物结构聚合物的结构可分为线状、支化、交联和网状等几种。
线状聚合物是由线性分子链通过化学键连接而成，具有一定的强度和刚度；支化聚合物是具有树枝状分子结构的聚合物，由于分子结构不规则，因此支化聚合物比线状聚合物具有更好的质量吸附性能和热稳定性；交联聚合物由于分子链上存在具有交联点的分子结构，因此其分子链被交错、界面密实，具有更高的强度和刚度；网状聚合物是分子链之间相互交错，形成类似网络结构的聚合物，具有很好的机械性能和热稳定性。
聚合物分子的线性和支化程度可以通过分子量和分子量分布等参数量化描述。
有关聚合物的热稳定性、加工性能和物理性能等方面，都与聚合物样品的分子量分布有着密切的联系。
因此，通过控制聚合物的聚合反应条件、添加剂和调节剂等手段，可以有效地调整聚合物分子的线性和支化程度，以控制聚合物的性能。
二、聚合物性能聚合物材料的性能主要包括物理性能、化学性能、机械性能和流变学性能等几方面。
物理性能是指聚合物材料的透明度、热稳定性、耐候性、电绝缘性能和介电常数等性质。
聚合物材料的物理性能与其化学结构和分子量相关。
高分子量的聚合物通常具有较高的热稳定性和机械强度，而低分子量的聚合物则通常具有较好的可加工性和流动性。
化学性能是指聚合物材料与化学试剂反应的性能和耐酸碱性等性质。
聚合物材料的化学结构和分子量分布对其化学性质有着很大的影响。
聚合物材料的结构设计与性能优化
聚合物材料的结构设计与性能优化聚合物材料已经成为当今世界中最重要的材料之一，应用于汽车、电子、医疗、建筑等多个领域。
在不断增加的需求下，如何在设计及制造过程中增加材料性能以满足市场需求成为当务之急。
本文将阐明聚合物材料的结构设计与性能优化，并探讨影响材料性能的因素。
一、聚合物材料的化学结构聚合物是由单体通过共价键连接而成，具有一定的分子量分布和化学结构，这些结构影响着聚合物的性能和应用。
以聚乙烯为例，它是由单体乙烯通过共价键相互连接构成的线性高分子化合物，它的特点是结构单纯、晶体度高。
而聚苯乙烯结构主要由苯环和乙烯相互连接构成，它的特点是高透明、优良的机械性能。
在聚合物材料的结构设计中，化学结构是必须要考虑的因素之一。
二、聚合物材料的物理结构聚合物材料在制造过程中，其具有的物理结构也将会影响其性能。
在物理结构方面，聚合物材料的晶体形态、晶体度、分子量分布等都会对其性能造成影响。
例如，聚乙烯晶体度与分子量呈正相关，晶体度高的聚乙烯拥有更好的机械性能、更高的抗张强度和更好的耐磨性能；聚乙烯晶体或非晶态结构的形成和分布状态，对于聚合物材料的成品物性指标作用非常显著。
因此，物理结构是聚合物材料结构设计中另外一个重要的方面。
三、添加剂对聚合物材料性能的影响在聚合物材料的制造中，添加剂是很重要的一环。
添加剂可分为增塑剂、稳定剂、填充剂和色母等，它们的作用是为聚合物材料增加特性，如增强韧性、稳定性、增加强度、改变颜色等。
例如，加入增塑剂可以增加聚合物材料的柔韧性，从而增加其实用价值；加入硬质填料可以极大程度增强聚合物的力学性能，从而拓展应用范围。
添加剂在聚合物材料的性能方面起着至关重要的作用，合理添加添加剂可以使聚合物材料的性能得到更好的进一步提升。
四、优化聚合物材料的性能聚合物材料的优化是制造过程中的最终目标，但这并不是一个轻松的任务。
优化的方法可以从结构设计和添加剂优化两个方向进行考虑。
在结构设计方面，可以通过增加侧链、改变分子量分布、晶化程度与晶相组成等控制结构来优化聚合物材料性能；添加剂优化方面可以通过添加颜填料、合适比例增塑剂等方式来调整聚合物材料的性能。
聚合物的力学性能与分子结构
聚合物的力学性能与分子结构在我们的日常生活和众多工业领域中，聚合物材料扮演着举足轻重的角色。
从塑料制品到橡胶制品，从纤维材料到涂料胶粘剂，聚合物无处不在。
而决定这些聚合物材料性能优劣的关键因素之一，便是其力学性能与分子结构。
首先，让我们来了解一下什么是聚合物的力学性能。
简单来说，力学性能就是聚合物在受到外力作用时所表现出的特性。
这包括强度、刚度、韧性、延展性、耐磨性等等。
比如，塑料椅子需要有足够的强度来承受人的体重，汽车轮胎则需要具备良好的韧性和耐磨性。
那么，聚合物的分子结构又是如何影响这些力学性能的呢？分子结构就像是聚合物的“基因密码”，决定了它的性质。
分子链的长度是一个重要因素。
一般来说，分子链越长，聚合物的强度和粘度往往越高。
想象一下，一条长长的分子链就像一根长长的绳子，众多这样的长链交织在一起，形成了一个强大的网络，使得材料更能抵抗外力的破坏。
分子链的柔性也对力学性能有着显著影响。
柔性好的分子链能够更容易地弯曲和变形，从而使聚合物具有较好的延展性和韧性。
比如，橡胶的分子链就具有很高的柔性，所以它能够被拉伸很大的程度而不断裂。
分子链的规整度同样不容忽视。
规整度高的分子链能够更紧密地排列，分子间的相互作用力更强，从而提高聚合物的强度和刚度。
而规整度低的分子链排列较为混乱，材料的性能相对就会较差。
除了分子链本身的特性，分子间的相互作用也在很大程度上决定了聚合物的力学性能。
分子间如果存在较强的氢键、范德华力等相互作用，会使得聚合物具有更高的强度和耐热性。
此外，聚合物的交联结构也会对力学性能产生重大影响。
交联就像是在分子链之间搭建了“桥梁”，使得整个结构更加稳固。
高度交联的聚合物通常具有优异的强度和耐热性，但延展性会较差；而交联程度较低的聚合物则具有较好的延展性，但强度相对较低。
为了更直观地理解这些概念，我们以聚乙烯（PE）为例。
高密度聚乙烯（HDPE）具有较高的结晶度和规整度，分子链排列紧密，因此具有较高的强度和硬度；而低密度聚乙烯（LDPE）的结晶度和规整度较低，分子链排列较为疏松，所以它的强度和硬度相对较低，但延展性更好。
聚合物的结构与性能研究
聚合物的结构与性能研究聚合物是由许多单体分子通过共价键连接而成的高分子化合物。
它们在我们日常生活中扮演着重要的角色，从塑料到纤维，从药物到涂料，无处不在。
聚合物的结构与性能之间存在着密切的关系，深入研究聚合物的结构与性能对于开发新材料和改进现有材料具有重要意义。
首先，聚合物的结构对其性能产生重要影响。
聚合物的结构可以分为线性、支化、交联等不同形式。
线性聚合物由一串单体分子线性连接而成，具有较高的延展性和柔韧性。
支化聚合物在主链上引入支链，增加了分子间的交联点，使其具有较高的强度和刚性。
交联聚合物通过交联剂将线性聚合物连接成网状结构，提高了其耐热性和耐化学腐蚀性。
不同结构的聚合物在性能上存在差异，因此深入研究聚合物的结构对于调控其性能具有重要意义。
其次，聚合物的结构可以通过不同的合成方法来控制。
聚合物的合成方法主要包括自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合等。
自由基聚合是最常见的聚合方法，通过引入自由基引发剂，使单体分子发生聚合反应。
阴离子聚合和阳离子聚合则是通过阴离子或阳离子引发剂引发的聚合反应。
不同的合成方法可以控制聚合物的分子量、分子量分布以及结构形态，从而调控其性能。
例如，通过控制聚合反应的条件和反应物比例，可以合成具有不同分子量的聚合物，从而改变其物理和化学性质。
此外，聚合物的性能还与其组成单体的选择有关。
聚合物的单体可以是天然物质，也可以是合成物质。
不同的单体具有不同的化学结构和性质，从而影响聚合物的性能。
例如，聚乙烯是由乙烯单体聚合而成的，具有良好的耐热性和耐化学腐蚀性；聚丙烯是由丙烯单体聚合而成的，具有良好的机械强度和刚性。
选择不同的单体可以调控聚合物的性能，满足不同的应用需求。
此外，聚合物的结构与性能之间还存在着其他复杂的关系。
例如，聚合物的结晶性对其性能具有重要影响。
结晶性聚合物具有有序排列的分子结构，具有较高的强度和刚性；非结晶性聚合物则具有无序排列的分子结构，具有较高的延展性和柔韧性。
《聚合物-分子筛复合材料的结构与性能研究》
《聚合物-分子筛复合材料的结构与性能研究》篇一聚合物-分子筛复合材料的结构与性能研究一、引言在当代科技不断进步的浪潮中，材料科学一直是人们探索与发展的前沿领域。
随着材料工程学、物理学以及化学的交融与深度融合，新型的复合材料已经越来越被广大科研工作者所关注，尤其以聚合物/分子筛复合材料为主的研究已成为现代科学研究的重要组成部分。
这类复合材料由于其具有结构多样化、功能性多样化等特点，已在催化、分离、环保等领域表现出优异的应用前景。
本篇论文将对聚合物/分子筛复合材料的结构与性能进行详细的研究与分析。
二、聚合物/分子筛复合材料的结构特点聚合物/分子筛复合材料由聚合物基体和分子筛填料构成，具有丰富的层次结构和优良的物理化学性能。
其中，分子筛作为重要的组成部分，具有特殊的孔道结构和优良的吸附性能，能有效地改善聚合物的性能。
此外，聚合物基体和分子筛之间的相互作用力也是影响复合材料性能的重要因素。
（一）分子筛的孔道结构分子筛是一种具有特定孔道结构的无机晶体材料，其孔道大小、形状和数量等都会影响其吸附性能和催化性能。
在聚合物/分子筛复合材料中，分子筛的孔道结构可以有效地提高聚合物的比表面积和吸附能力，从而改善聚合物的性能。
（二）聚合物基体的作用聚合物基体是复合材料的主要组成部分，其性质直接影响复合材料的整体性能。
聚合物基体可以有效地填充分子筛的孔隙，提高复合材料的力学性能和热稳定性。
同时，聚合物基体还可以通过与分子筛的相互作用，提高复合材料的耐腐蚀性和耐磨性。
（三）聚合物与分子筛的相互作用聚合物与分子筛之间的相互作用力是影响复合材料性能的关键因素。
这种相互作用力包括物理吸附、化学键合等，可以有效地提高聚合物与分子筛之间的相容性，从而改善复合材料的整体性能。
三、聚合物/分子筛复合材料的性能研究（一）催化性能由于分子筛具有优良的催化性能，因此聚合物/分子筛复合材料在催化领域具有广泛的应用前景。
研究表明，这种复合材料可以用于多种有机反应的催化剂，如烃类裂解、醇类脱水等。
聚合物材料的分子结构设计与性能优化
聚合物材料的分子结构设计与性能优化随着人类科技的不断发展，聚合物材料在工业、生活和科学研究中扮演着越来越重要的角色。
聚合物材料具有轻质、高强度、低成本等优点，因此被广泛应用于汽车、航空、建筑、电子、医疗和食品等各个领域。
然而，聚合物材料的分子结构对其性能的影响非常明显，因此通过分子结构的设计和优化，可以大大提高聚合物材料的性能和应用价值。
一、聚合物材料的分子结构聚合物材料是由单体分子通过共价键连接而成的高分子链状结构。
单体分子可以是有机化合物，例如乙烯、苯乙烯、丙烯等，也可以是无机化合物，例如二氧化硅、氧化铝等。
不同的单体分子可以通过不同的共价键连接方式，形成不同的聚合物结构。
聚合物材料的分子结构含有若干基本单元，包括主链、支链、侧基、端基等。
主链是构成聚合物材料骨架的基本单元，可以是线性的、分支的或环状的。
支链是在主链上存在的分枝结构，可以影响聚合物的溶解性、物理性质和化学反应性能。
侧基是结合在主链或支链上的小分子团，可以调节聚合物的热稳定性、化学稳定性和光学性质。
端基是连接主链的最后一个单体分子，也可以影响聚合物的物理化学性质和应用性能。
二、聚合物材料的性能优化聚合物材料的性能优化可以从分子结构、合成工艺和应用环境等多个方面考虑。
分子结构优化是其中最重要的方面，可以通过改变单体分子、反应条件和添加剂等方式实现。
1、改变单体分子不同的单体分子具有不同的物理化学性质，因此通过选择合适的单体分子可以获得不同的聚合物材料性能。
例如，在聚酰亚胺材料中，苯并咪唑、咪唑等螺旋结构单体可以增加材料的热稳定性和机械强度；在聚合物光伏材料中，含有供电子或受电子基团的单体可以增强材料的光吸收性和光电转换效率。
2、改变反应条件聚合物材料的反应条件包括催化剂、温度、溶剂等多个因素。
通过改变反应条件可以控制聚合反应的速率和聚合物的分子结构。
例如，在聚苯乙烯材料中，改变聚合反应的催化剂可以调节分子间作用力和玻璃化转变温度；在聚酶材料中，改变反应溶剂可以控制聚合物的形貌和构成。
《聚合物-分子筛复合材料的结构与性能研究》范文
《聚合物-分子筛复合材料的结构与性能研究》篇一聚合物-分子筛复合材料的结构与性能研究一、引言随着科技的不断进步，聚合物/分子筛复合材料因其独特的物理和化学性质，在众多领域中得到了广泛的应用。
这种复合材料通过将聚合物与分子筛结合，不仅能有效地提升聚合物的力学性能，还可能增强其吸附、过滤和分离等功能。
因此，对其结构与性能的研究，对优化复合材料的应用和拓宽其使用领域具有重大的实际意义。
二、聚合物/分子筛复合材料的结构聚合物/分子筛复合材料的结构主要涉及聚合物的链状结构、分子筛的孔道结构和二者的空间分布关系。
首先，聚合物是一种由长链分子构成的物质，其链状结构赋予了聚合物良好的弹性和延展性。
其次，分子筛是一种具有特定孔道结构的无机材料，其孔道大小和形状对物质的吸附、过滤和分离等性能具有重要影响。
在复合材料中，聚合物与分子筛的相互交织、缠绕和填充，形成了独特的空间结构。
这种结构使得复合材料具有了优异的力学性能和化学性能。
三、聚合物/分子筛复合材料的性能聚合物/分子筛复合材料的性能主要包括力学性能、吸附性能、过滤和分离性能等。
（一）力学性能复合材料的力学性能主要取决于聚合物的链状结构和分子筛的支撑作用。
聚合物的长链分子在受到外力时能够产生良好的延展和恢复能力，而分子筛的硬质结构则提供了良好的支撑和增强作用。
因此，聚合物/分子筛复合材料具有优异的抗拉、抗压和抗冲击等力学性能。
（二）吸附性能分子筛的孔道结构使其具有优异的吸附性能，能够吸附并固定各种大小和形状的分子。
而聚合物的存在则进一步增强了这种吸附性能，使复合材料能够更有效地吸附和固定目标物质。
因此，聚合物/分子筛复合材料在环保、化工、医药等领域中具有广泛的应用前景。
（三）过滤和分离性能由于分子筛的孔道具有特定的尺寸和形状，因此能够对不同大小的分子进行筛选和分离。
结合聚合物的良好过滤性能，复合材料可以有效地实现混合物的分离和纯化。
这在石油化工、食品加工、生物医药等领域具有广泛的应用价值。
聚合物材料的结构与性能研究
聚合物材料的结构与性能研究随着现代科技的不断发展和进步，聚合物材料作为一种新型材料的研究和应用也越来越受到人们的关注。
本文将从聚合物材料的结构和性能两个方面来探讨它的研究进展。
一、聚合物材料的结构研究1.1 分子构成和结构聚合物材料所用的单体分子可以是甲基丙烯酸酯、丙烯腈、苯乙烯、苯乙二烯等，它们通过聚合反应形成分子链的方式连结在一起。
而聚合物的分子结构对其材料的力学性能、物理化学性能等均有着非常重要的影响。
1.2 分子链结构聚合物材料的分子结构丰富多态，包括线性、支化、交联、星状以及嵌段共聚物等各种不同的结构形态。
其中，线性聚合物的结构最为简单，分子链呈直线状，不分枝；支化聚合物分子链中含有分枝，支化度越高，链的长度就越短；交联聚合物分子间通过交联作用形成网络结构，具有优异的力学性能和热稳定性；星状聚合物呈三维空间结构，具有优异的溶剂性和稳定性。
1.3 超分子结构超分子结构是指聚合物材料中诸如晶体、胶束、微胶囊、膜等颗粒形态或器件结构的形成，大大影响聚合物材料的性能。
二、聚合物材料的性能研究2.1 力学性能聚合物材料的力学性能包括强度、韧性、硬度、弹性模量、屈服点等指标。
聚合物的力学性能受材料自身结构、聚合度、聚合反应、后处理等因素影响。
2.2 光学性能聚合物材料的光学性能表现为吸收、发射、自旋、电子转移等方面的特性。
聚合物中分子极性高，易受光电场影响，表现出较好的非线性光学性质。
2.3 热学性能聚合物材料的热学性能表现为热膨胀、热导率、热容、玻璃化转变温度等物理性质。
聚合物的热学性能受分子量、分子结构、加工工艺等多重因素影响。
2.4 生物相容性聚合物材料在生物医学领域的应用需考虑其对生物组织的相容性以及吸附生物分子的能力。
生物相容性因材料的分子结构、大小、形态、表面化学、力学性质等都有着非零关联系续。
总的来说，聚合物材料的研究是一个复杂而有意义的课题。
结构和性能的研究是相辅相成的，在聚合物材料的开发、应用和改进过程中起着重要作用。
聚合物材料的结构与性能
聚合物材料的结构与性能聚合物材料是指由单体聚合而成的大分子有机化合物，它具有很多优异的性质和广泛的应用领域，如塑料、纤维、涂料、胶黏剂等。
其中，聚合物材料的结构对其性能具有极其重要的影响，本文将从聚合物基础结构、拓扑结构、化学结构三方面来探讨聚合物材料的结构与性能。
聚合物基础结构聚合物材料的基础结构分为线性聚合物、支化聚合物、交联聚合物和其它结构材料。
线性聚合物，就是由一条长链组成的聚合物，它拥有极高的延展性和柔韧性，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。
线性聚合物的结构越规则，其性能就越稳定、耐久。
支化聚合物是在线性聚合物上引入支链的结构，支链的引入能改善聚合物的特性，如增强其耐热、抗氧化和耐寒性。
支化聚合物具有良好的弹性、韧性和可加工性，如聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物等。
交联聚合物是通过交联剂将线性聚合物交联成三维网络结构，使其具有更强的力学性能，如聚氯丁二烯橡胶、聚氨酯泡沫等。
交联聚合物还可通过交联剂的不同组合，调节其硬度、弹性和耐久性等性能，其性能更加多变和可定制化。
其他结构材料包括固体聚合物、液晶聚合物、高分子共价键网络材料等。
这些结构材料的特点和应用比较独特和特殊，但它们都具有聚合物材料独有的柔性、可塑性和设计性等特点。
聚合物拓扑结构聚合物材料的拓扑结构是指其它多重基元的组合方式，包括线性、支化、平面、星形、环状、螺旋等几何形状。
不同的聚合物结构具有不同的物理、化学和力学性质，如韧性、刚度、柔韧性、可加工性、分子分布、链分布等。
线性结构的聚合物是最基本和最常见的结构，在其它结构中也普遍存在。
线性结构聚合物的物理性质可通过PEG和PEG-PEO均聚物、PEG和PEG-g-PEO共聚物体系中的模拟来更好地理解。
支化聚合物中，平面和星形结构在抗拉强度和刚度方面比较优异，而三分子分岔的树枝聚合物具有良好的可加工性、熔体黏度和流动性。
环状聚合物具有特殊的结构和性能，如导电性、功能性、生物相容性能。
《聚合物-分子筛复合材料的结构与性能研究》范文
《聚合物-分子筛复合材料的结构与性能研究》篇一聚合物-分子筛复合材料的结构与性能研究一、引言随着科技的不断进步，聚合物/分子筛复合材料因其独特的结构和优异的性能，在众多领域中得到了广泛的应用。
这种复合材料结合了聚合物的柔韧性和分子筛的吸附性，具有优异的物理、化学和机械性能。
本文旨在研究聚合物/分子筛复合材料的结构与性能，以期为该类材料的进一步应用提供理论依据。
二、复合材料的结构聚合物/分子筛复合材料的结构主要由聚合物基体和分散在其中的分子筛组成。
其中，分子筛起着吸附和增强复合材料性能的关键作用。
分子筛具有高比表面积、优良的孔隙结构和化学稳定性，使其成为聚合物复合材料中的理想增强相。
聚合物基体则提供了复合材料的柔韧性和可塑性。
三、复合材料的制备方法聚合物/分子筛复合材料的制备方法主要包括溶液共混法、熔融共混法、原位聚合法等。
其中，溶液共混法通过将分子筛与聚合物溶液混合，然后挥发溶剂得到复合材料；熔融共混法则是将分子筛与聚合物在高温下熔融混合，然后冷却固化；原位聚合法则是将分子筛分散在单体中，然后进行聚合反应，得到复合材料。
这些方法各有优缺点，可以根据实际需求选择合适的制备方法。
四、复合材料的性能研究1. 机械性能：聚合物/分子筛复合材料具有优异的机械性能，如高强度、高模量和良好的抗冲击性能。
这些性能主要归因于分子筛的增强作用和聚合物基体的柔韧性。
2. 吸附性能：分子筛具有高比表面积和优良的孔隙结构，使得聚合物/分子筛复合材料具有优异的吸附性能。
这种吸附性能在气体分离、污水处理等领域具有广泛的应用。
3. 热稳定性：聚合物/分子筛复合材料具有较高的热稳定性，能够在较高温度下保持优异的性能。
这种性能使得该类材料在高温环境下具有广泛的应用前景。
4. 化学稳定性：由于分子筛的化学稳定性，聚合物/分子筛复合材料具有良好的化学稳定性，能够抵抗酸、碱等化学物质的侵蚀。
五、结论通过对聚合物/分子筛复合材料的结构与性能进行研究，我们发现这种复合材料具有优异的机械性能、吸附性能、热稳定性和化学稳定性。
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聚合物基纳米复合材料的结构与性能研究（武汉理工大学材料科学与工程学院）摘要：聚合物的结构与性能是材料科学研究的重点。
通过改变或优化材料的结构，而得到性能更为优越的材料也一直是人们的研究方向，随着研究的不断深入，所采取的方法也越来越为多元化，其中，在高分子聚合物材料中引入纳米结构就是材料改型的一种办法。
以下对聚合物基纳米复合材料的结构和性能的研究作一总结。
分析了由插层复合法、溶胶一凝胶法和纳米微粒直接共混法制备的聚合物基纳米复合材料的结构和性能的紧密联系。
关键词：高分子聚合物；纳米材料；结构；性能1、引言1.1高分子聚合物材料概述[1]材料是各门科学技术应用和发展的基础和载体。
按照传统的分类，可将材料分为金属、半导体、陶瓷和有机高分子材料，而在科学技术迅速发展的今天，与其它材料相比，聚合物材料的研究与应用呈现非常快的增长趋势，有着广阔的发展前景。
聚合物材料作用和功能的发挥，与它的结构有着密切的关系。
为了合成具有指定性能的高分子材料，人们总是从化学结构开始设想，为了改进高分子材料的某种性能，人们也总是首先从改变其结构入手。
无数的事实表明：人们无时无刻不在利用高聚物结构与性能间的关系，根据需要选择高分子材料，改性高分子材料，创造高新的高分子材料。
高聚物结构与性能间的关系是高分子材料设计的基础，同时也是确定高分子材料加工成型工艺的依据。
对于实际应用中的高分子材料或制品，有的时候它们的高级结构，如相态结构和聚集态结构，对高分子材料、尤其是高分子功能材料的影响更为明显，并且其使用性能直接决定于加工成形过程中的聚集态结构，因此对高分子聚集态结构的研究有着重要的理论意义和实际意义。
了解高分子聚集态结构特征、形成条件及其与材料性能之间的关系，对于获得具有理想性能的材料是必不可少的，同时也可为新型高聚物材料的物理改性和材料设计提供科学的依据。
高分子聚合物的结构主要包括高分子链结构和聚集态结构。
高分子链结构分为近程结构和远程结构，近程结构包括化学组成、单体单元的键合（键合方式、序列）、高分子的构型（结构单元空间排列）、单个高分子链的键接（交联与支化）。
远程结构包括高分子的大小（分子量及其分布）、高分子链的尺寸（末端距、旋转半径）、高分子的形态（构象、柔性、刚性）。
高分子的聚集态结构包括晶态、非晶态、取向态、液晶态、织态等。
高分子结构特点主要有五点：①链式结构②链的柔顺性③不均一性（多分散性）④聚集态结构的复杂性。
⑤交联网状结构。
聚集态结构是决定高分子材料使用性能的直接因素，交联程度对橡胶弹性体或热固性聚合物这类材料的力学性能有重要影响。
除了一级结构，即分子链的化学结构，还有其高级结构，即高聚物在宏观上体现为若干高分子链以一定的规律堆集形成的状态，这种高分子链之间的排列和堆砌结构称为聚集态结构。
高分子的链结构影响高分子的运动方式和堆砌方式，凝聚态结构将直接影响材料的力学、光学、热学、声学、电学等使用性能。
经验证明：即使有同样链结构的同一种高聚物，由于加工成型条件不同，制品性能也有很大差别。
例如：缓慢冷却的PET（涤纶片）是脆性的；迅速冷却，双轴拉伸的PET（涤纶薄膜）是韧性很好的材料。
对于高分子材料来讲，它具有密度小、强度高，易加工等优良性能，并且易于通过化学和物理方法进等行改性特性而拓展其应用范围。
1.2纳米材料概述纳米材料是纳米科学的一个重要的研究发展方向。
近年来，纳米材料已在许多科学领域引起了广泛的重视，成为材料科学研究的热点。
许多科学家认为它是21世纪最有前途的材料之一。
一般来说，纳米材料是指材料两相显微结构中至少有一相的一维尺度达到纳米级尺寸100nm的材料。
纳米材料的研制开发工作在金属和陶瓷领域开展得比较广泛、深入。
纳米材料粒子由于尺寸小表面非配对原子多,与聚合物结合能力强,并且对聚合物基体的物理、化学性质产生特殊的作用, 经过纳米改性的聚合物不仅强度、刚性、韧性得到明显的改善，透光性、防水性、阻燃性及抗老化性等也都有所提高，引起科学界的广泛关注。
最近一些年来在纳米科技以及纳米材料的研究领域有着极大的发展，目的便是制备出具有优异性能的材料。
1.3高分子聚合物基纳米复合材料概述对于高分子材料的纳米化来讲，它可以依赖于高分子的纳米合成，这既包括分子层次上的化学方法，也包括分子以上层次的物理方法。
利用外场包括温度场、溶剂场、电场、磁场、力场和微重力场等的作用，采用自组装、自组合或自合成等方法，靠分子间的相互作用，构建具有特殊结构形态的分子聚集体。
如果再在这种分子聚集体中引发化学成2q键，则能得到具有高度准确的多级结构的高分子。
通过这种精确操作的高分子合成，可以准确实现高分子的分子设计。
高分子材料的纳米化还可以通过成型加工的方式得以实现，即在成型加工过程中控制高分子熔体的流动，调节高分子的结构形态从而控制使用性质。
高分子材料的纳米化研究不仅应包括纳米化制备方法，还不应忽略高分子材料的纳米结构的观察和纳米性质的测量。
因为结构和性能决定材料的使用价值。
而高分子材料的纳米化的结果，是使得表面层上和界面层上的结构和性能表现出特异性，这部分也是由于在表面和界面的尺寸限制下，高分子材料的相结构和形态发生突变所致。
因此需要开展表面层上和界面层上的相结构、相行为及分子链动力学的研究，建立相应受限条件下的高分子材料的构效关系。
采用的研究方法中，计算模拟和扫描探针技术等都是十分有用的。
到目前为止，虽然相比较而言，纳米材料在高分子领域的发展起步较晚，但随着人们对纳米材料重视程度的提高，高分子纳米材料发展的也很为迅速。
制备高分子纳米材料应用最多的方法有：①单体原位聚合制备纳米材料；②聚合物分散后形成纳米粒子；③结构规整的两亲性聚合物在介质中（溶剂或者单体）分散形成纳米结构；④纳米粉体直接在高分子材料分散。
其中，利用两亲性嵌段聚合物在水溶液、选择性溶剂或者混合溶剂中的自组装过程得到大小在纳米尺度范围内的聚合物纳米粒子是目前研究的热点。
2、结构研究进展聚合物基纳米复合材料的性能与其结构有着密切关系，结构的特点决定了其性能的优劣。
近年来有关聚合物基纳米复合材料结构的研究逐渐增多，但是对于结构的认识仍然不很清楚，还需进一步进行深入研究。
2.1插层法[3]制备的聚合物基纳米复合材料的结构对由插层法制备的聚合物基纳米复合材料的结构研究较多。
研究发现，这类纳米复合材料，不管是由插层聚合法、溶液插层法还是由熔体插层法制备，其结构形式可以有两种，如图1所示，图中直线为硅酸盐的片层，曲线为聚合物分子链。
用一般的共混方法只能制得常规复合材料(图1a)。
聚合物链没有插人硅酸盐片层之间，分散相没有达到纳米尺寸的分散，其性能与传统复合材料相同。
第二种结构形式(图1b)中，聚合物分子链进入硅酸盐片层之间，并由于聚合物链的体积效应使片层的间距增大，但是层状硅酸盐在近程仍然保持其层状结构(一般由10～20层组成)，层与层之间基本仍保持平行排列，而远程则是无序的。
在剥离型聚合物基纳米复合材料(图1c)中，硅酸盐的片层结构完全被聚合物链破坏，单元片层(厚度约1nm，长度和宽度约100nm)均匀地分散在聚合物基体中，硅酸盐单元片层在聚合物中达到了纳米迟度的均匀分散。
2.2溶胶～凝胶法[4]制备的聚合物基纳米复合材料的结构对由溶胶一凝胶法制备的聚合物基纳米复合材料结构的研究较少。
复合材料的结构模型可用图2表示，无机与有机组分相互混合形成紧密的新形态，尽管各组分相分离的程度可以较大，但其微区尺寸仍属纳米尺寸范围。
聚合物贯穿于SiO2等无机网络中，分子链的运动受到阻碍，当两组分之间有较大相互作用时，聚合物的玻璃化温度明显提高，当达到分子水平复合时T g甚至会消失。
如果加入可交联的聚合物，并使聚合物的交联和无机网络的形成同时发生，可以制得有机一无机互穿网络型的复合材料。
这种复合材料具有收缩小、无机物分散较均匀、微区尺寸较小的优点。
用该法制备的纳米复合材料中的分散相分散非常均匀，分散相的化学成分及结构、尺寸及其分布、表面特性等均可以控制，这为橡胶的增强提供了一种崭新的思路。
用该法制备的纳米复合材料具有很高的拉伸强度和撕裂强度，优异的滞后生热和动态／静态压缩性能，在最优化条件下的综合性能明显超过炭黑和白炭黑增强的橡胶纳米复合材料。
但是目前该技术还不成熟，成本也较高，使其在橡胶工业的应用受到了限制。
2.3纳米微粒直接共混法制备的纳米复合材料的结构当无机粒子添加到聚合物熔体中经螺杆或机械剪切力的作用，可能形成三种无机粒子分散的微观结构形态，如图3所示[5]。
其中(a)无机纳米粒子在聚合物中形成第二聚集态结构，在这种情况下，如果无机粒子的粒径足够小(nm级)，界面结合良好，则这种形态结构具有很好的增强效果，无机粒子在聚合物基体中如同刚性链条一样对聚合物起着增强作用，这也正是二氧化硅和炭黑增强橡胶的主要原因。
(b)无机粒子以无规的分散状态存在，有的聚集成团，有的以单粒子分散状态存在，这种分散状态既不能增强也不能增韧。
(c)无机纳米粒子均匀而单个地分散在基体中，在这种情况下，无论是否有良好的界面结合，都会产生明显的增韧效果。
为获得无机纳米粒子增强增韧的聚合物材料，非常希望获得第三种分散结构形态。
3、聚合物基纳米复合材料的性能3.1力学性能聚合物基纳米复合材料一般重量较轻，只需加入少量的填料，即可使复合体系的强度和韧性大幅提高，而传统的无机矿物、纤维填充复合材料要达到同样的性能需要加入大量的填料，而且在提高强度的同时会使体系的韧性下降，如果用橡胶来增韧，又会使材料的刚度、强度下降，二者不能兼顾。
纳米复合材料中，纳米微粒的粒径很小，大大增加了分散相和基体之间的界面面积，两相的相互作用较强，界面粘合良好，因而具有很高的强度。
如果使分散相和基体之间以化学键相连，则可以进一步提高材料的强度。
另一方面，当纳米复合材料受冲击时，填料粒子脱粘，基体产生空洞化损伤，若基体层厚度小于临界基体层厚度时，则基体层塑性变形大大加强，从而使材料的韧性大大提高。
另外，纳米无机微粒的加入提高了体系的尺寸稳定性，插层型的纳米复合材料在二维方向上具有尺寸稳定性。
目前的研究表明，纳米材料的粒径、表面活性、分散状态是影响橡胶纳米复合材料物理力学性能的决定因素，是橡胶制品提高档次的关键所在。
3.2热稳定性聚合物基纳米复合材料具有优良的热稳定性。
中科院化学所制备的尼龙6／粘土纳米复合材料的热变形温度比纯尼龙6提高了约70～90℃。
当二氧化硅质量分数为10％时，聚酰亚胺／二氧化硅纳米复合材料的热分解温度比纯聚酰亚胺提高了34℃。
作者认为这可能是因为(a)无机纳米微粒的热分解温度较高，并起到了阻隔热流的作用；(b)无机纳米微粒起到了物理交联点的作用。
3.3阻隔特性插层型聚合物基纳米复合材料最引人注目的性能之一是其高阻隔特性，这种特性来源于其特殊的结构。