高分子物理-第一章
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第一章高分子链的结构高分子链:由单体通过聚合反应连接而成的链状分子。
聚合度:高分子链中的重复结构单元的数目。
碳链高分子:分子主链全部由碳原子以共价键相联结的高分子。
杂链高分子:分子主链由两种或两种以上的原子,如氧、氮、硫、碳等以共价键相联结的高分子。
元素高分子:主链中含有硅、磷、锗、铝、钛、砷、锑等元素的高分子。
键接结构:结构单元在高分子链中联结方式。
顺序异构体:由结构单元间的联结方式不同所产生的异构体。
共聚物:由两种以上单体单元所组成的聚合物。
热塑性弹性体:可用注塑的方法行进行加工而求需要硫化的橡胶。
构型:构型指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。
这各排列是稳定的,要改变构型必须经过化学键的断裂和重组。
不对称碳原子:饱和碳氢化合物分子中的碳,以4个共价键与4个原子或基团相连,形成一个四面体,当4个不同的基团位于四面体的顶点时,中心碳原子称为不对称碳原子。
旋光异构体:含有不对称碳原子的有机物能构成互为镜象的两种异构体,表现出不同的旋光性,称为旋光异构体。
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而成。
无规立构:由两种旋光异构单元完全无规键接而成。
几何异构:1,4-加成的双烯类聚合物,由于内双键上的基团在双键两侧排列的方式不同而有顺式构型与反式构型之分,它们称为几何异构体。
支化度:指支化点密度或两相邻支化点之间的链的平均分子量,用来表示支化的程度。
交联度:指相邻两个交联点之间的平均分子量。
构象:由于单元内旋转而产生的分子在空间的不同形态。
内旋转异构体:由单键的内旋转旋转所导致的不同构象的分子。
链段:指由若干个键组成的一段链,可算作一个独立的单元。
柔顺性:高分子链能够改变其构象的性质。
末端距:是指线型高分子链的一端至另一端的直线距离。
均方末端距:末端距或平均末端距的平方的平均值。
根均方末端距:均方末端距的平方的平均值。
自由结合链:假定分子阳由足够多的不占有体积的化学键自由结合而成,内旋转时没有键角限制和障碍,其中每个键在任何方向中取向的几率都相等,我们称这种链为自由结合链。
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。
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。
高分子化学与物理学教程课后答案高分子物理—第一章一、单选题1.热可塑性高分子又称为A.热塑性高分子B.加工可塑性高分子C.化学可塑性高分子D.胶粘剂答案:A2.聚合物链的形状受到的约束不包括A.化学键B.亲合力C.自由度D.空间拉伸答案:D3.聚合物的大多数性能受到其A.结构类型B.形状C.链长D.分子量答案:A4.下面有关聚合物的陈述中,正确的只有A.聚合物是聚合物均匀分布的B.聚合物拥有自由度C.聚合物属于共价键D.聚合物有分子式答案:B5.以下有关聚合物的性质,正确的有A.熔点低B.熔点高C.膨胀性大D.密度低答案:A二、多选题1.与热固性高分子相比,热塑性高分子能溶于A.油性溶剂B.水性溶剂C.有机酸D.无机酸答案:A、B、C2.除了可以处理高分子单体外,机械方法还可以进行A.转化反应B.热塑性C.共混化D.改性答案:B、C、D3.聚合反应中共有几种聚合反应A.一种B.二种C.三种D.四种答案:B、C、D4.有关聚合物体系,错误的是A.分子表面能最大B.分子量最大C.分子尺寸最大D.分子量分布狭小答案:B三、填空题1.聚合物的可塑性及其塑料性能与聚合物的__分子量__有关。
2.可塑性有机高分子物质的聚合反应要求大量的能量和高的__温度__ 。
3.聚合物的机械性质主要受其__结构类型、链长、分子量分布和失重率__的影响。
4.相对分子量是指将__一种高分子__物质分子量与某一标准物质分子量之比。
第一章1 高分子链近程结构和远程结构的主要内容,并能举例说明各自对性能的影响?一次(近程)结构:是构成高分子链的最基本微观结构,包括化学组成、构造、构型和共聚物的序列结构。
近程结构:直接影响Tm、ρ、溶解性、粘度、粘附性二次(远程)结构:大分子链的大小(分子量、均方旋转半径和均方末端距)和形态(高分子链的构象、柔性与刚性)远程结构:(小分子没有,大分子独有):赋予高分子链柔性,致使聚合物有高弹性。
2 构象、构型、柔顺性、链段、自由连接链、等效自由连接链等基本概念?构型(configuration)是指分子中由化学键所固定的原子、原子团在空间的排列。
构象(conformation)可定义为由于单键的内旋转而产生的大分子在空间的不同形状。
构象与构型区别:构型的改变一定要通过化学键的破坏和重组(近程结构).构象的改变不设计化学键的破坏,在外力作用下很容易改变,不管在外力作用下高分子链呈现什么固定的形态或形状都属于构象的范畴.(远程结构)所谓柔顺性,高分子链能够通过内旋转作用改变其构象的性能称为高分子链的柔顺性。
高分子链能形成的构象数越多,柔顺性越大。
高分子的柔顺性是高分子材料的性能不同于小分子物质的主要原因。
把由若干个键组成的一段链作为一个独立运动的单元,称为“链段”。
自由连接链(freely jointed chain):即键长l固定,键角q不固定,内旋转自由的理想化模型(即不考虑键角限制和内旋转位垒障碍)。
将一个原来含有n个键长为l、键角θ固定、旋转不自由的键组成的链,视为一个含有Z个长度为b的链段组成的等效自由连接链。
3 何谓高斯链?高斯链与自由结合链的差别?高斯链的本质特征是什么?在什么条件下高分子链呈现为高斯链?即具有高斯链的形态。
1)将一个原来含有n个键长为l、键角θ固定、旋转不自由的键组成的链,视为一个含有Z个长度为b的链段组成的等效自由连接链,其分布符合高斯分布函数,故称作这种高分子链称为“高斯链”。
高分子物理(详尽讲义)第一章 高分子链的结构1.1.1 高分子科学的诞生与发展高分子物理是一门新兴的学科,是人们长期的生产实践和科学实验的基础上逐渐发展起来的.高分子学说是一个难产儿,它经历了50年的争论才艰难的诞生,而高分子物理学就是在这个过程中产生的,同时,它也为高分子学说的诞生立下了汗马功劳.直至20世纪30年代末期,高分子学说终于战胜了胶体缔合论,这一时期是高分子学说的争鸣期,是一个重要的里程碑.1.1.2 高分子结构的特点1.高分子由很大数目的结构单元组成2.一般高分子链都有一定的内旋自由度,可以使主链弯曲而具有柔性.3.结构的不均一性4.由于一个高分子包含很多结构单元,因此结构单元见的互相作用对其聚集态结构和物理性能有着十分重要的影响.5.高分子的聚集态有晶态和非晶态之分,高聚物的晶态比小分子晶态的有序度差很多,存在很多缺陷.6.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.1.1.3 高分子结构的内容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与远程结构第二节 高分子链的近程结构1.2.1 结构单元的化学组成高分子链中的重复结构单元的数目称为聚合度端基对聚合物性能的影响不容忽视在适当条件下可用端基分析法测定分子量和支化度1.2.2 链结结构链结结构是指结构单元在高分子链中的连接方式,它也是应县性能的重要因素之一1.2.3 支化与交联支化高分子的化学性质与线型分子相似,但支化对物理机械性能的影响有时相当显著支化高分子又有星型,梳型和无规支化之分,它们的性能也有差别高分子的交联度不同,性能也不同,交联度小的橡胶弹性较好,交联度大的橡胶弹性就差1.2..4 共聚物的结构由两种以上单元所组成的聚合物称为共聚物.二元共聚物可分为统计型、交替型、接枝型和嵌段型四种。
ABS树脂:由 丙烯腈、丁二烯、苯乙烯组成的三元接枝共聚物。
丙烯腈组分有腈基、能使聚合物耐化学腐蚀,提高制品的拉伸强度和硬度;丁二烯组分使聚合物呈现橡胶状韧性,这是制品冲击强度提高的主要因素;苯乙烯组分的高温流动性好,便于成型加工。
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。
第一章高分子链的结构§1.绪论§1.1 高分子科学的建立与发展一、高分子发展史大事记E.Fischer 1893 提出纤维素是由葡萄糖单元连结而成,最早提出朴素的大分子链式学说,但单元之间的结合形式尚不清楚;1906合成十八肽与蛋白质性质相似H.Staudinger 1920 论聚合:设想PS POM NR的长链结构1932膜渗透压法,端基分析法测分子量1953以”链状大分子物质的发现”而获诺贝尔化学奖Carothers 1929 合成缩聚物1935尼龙的工业化(Dupont公司)1936PV AC的合成1937PVC的合成1938LDPE的合成Ziegler-Natta 1953-55 HDPE的合成1955-57PP的合成1965 因配位聚合机理的发现而获诺贝尔化学奖Flory 1974 阐述结构与性能关系而获诺贝尔化学奖J.M.Lehn 1987 超分子化学,获诺贝尔化学奖D.G.deGeens 1991 提出“soft matter”概念,并获诺贝尔物理奖阐述了高分子、生物大分子、液晶、胶体、乳胶、微乳胶等软物质的对称性、低能量激发和拓补缺陷的关系二、中国高分子具有突出贡献的科学家及从事的领域简介钱人元中化所高分子物理-主要是凝聚态物理的研究冯新德北大高分子化学唐敖庆吉大量子物理与统计在高分子中应用王佛松长应化顺丁橡胶国产化沈家骢吉大功能高分子及生物大分子合成沈芝荃浙大高分子合成林尚安中山大学高分子化学徐僖四川大学聚合物的加工成型理论,现从事可降解材料研究卓仁喜湖北大学生物高分子周其凤北京大学高分子液晶§1.2 高分子物理内容(结构与性能)单链橡胶结构大分子运动论性能塑料聚集态纤维§2 高分子链的近程结构一、结构单元的化学组成按主链的化学组成⑴碳链高分子——主链的元素均为CCH2=CH2−−→−聚合~~CH2—CH2—CH2—CH2—CH2—CH2~~⑵杂链高分子——主链上除C外还有C、N、O.nNH2(CH2)6NH2+nHOOC(CH2)4COOH→[NH3+(CH2)6NH3COOC(CH2)4COO]nO O⑶元素高分子——主链由C以外的其它元素组成CH3( Si-O )n硅橡胶CH3按链的空间结构命名:⑷梯形高分子和螺旋高分子二、侧基的化学组成CH2 -CY Y=H X=CL (PVC) X=CH3(PP) X=H|(PE) X= (PS) X Y/=H X=CH3,Y=CH3(异丁烯)三、支化与交联长支化――支链能产生缠结支化短支化――支链不能产生缠结无规支化有规支化梳形星形交联链刚性-热固性塑料链柔性-橡胶四、键接结构[ CH2-CH ]n头-头不能产生好尼龙OH头-尾与CHO产生羟醛缩合五、构型由化学键所确定的原子在空间的几何排列⑴顺-反异构。