第七章聚合物的分子运动-1资料
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一名词解释体型缩聚:参加反应的单体只要有一种单体具有两个以上的官能团(即f>2),缩聚反应将向三个方向发展,生成支化或交联结构的三维体型大分子缩聚物的缩聚反应,这种聚合反应称为体型缩聚引发剂效率:引发剂分解后,往往只有一部分用来引发单体聚合,这部分引发剂占引发剂分解或消耗总量的分数称作引发剂效率自动加速现象:又称凝胶效应,是聚合反应进行到一定程度时,聚合速率显著上升的一种现象。
降解:达到生命周期的终结。
塑料降解是使聚合物分子量下降、聚合物材料(塑料)物性下降链柔性: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。
单体:是能起聚合反应或缩聚反应等合成高分子化合物的简单化合物逐步聚合:聚合反应缓慢逐步进行,每步反应的速率和活化能大致相同,链长逐步增长的聚合反应歧化终止:以某自由基夺取另一自由基的氢原子或其他原子而终止聚合反应的方式笼敝效应:虽然A、B相遇几率变低,当一旦相遇即具有很高的碰撞频率,总体看来其碰撞频率并不低于气相反应中的碰撞频率,因而发生反应的机会也较多。
交联:两个或者更多的分子相互键合交联成网络结构的体型分子的反应构型:共价键化合物分子中各原子在空间的相对排列关系。
结构单元:构成高分子链并决定高分子结构以一定方式连接起来的原子组合称为结构单元。
缩合聚合:指的是具有两个或两个以上反应官能团的单体之间反复发生缩合反应生成聚合物同时放出小分子的过程。
偶合终止:是指两个链自由基相互结合的终止。
诱导效应:由于电负性不同的取代基(原子或原子团)的影响,使整个分子中的成键电子云密度向某一方向偏移,使分子发生极化的效应,叫诱导效应扩链:指使聚合物主链增长的过程构象:在有机化合物分子中,由C—C单键旋转而产生的原子或基团在空间排列的无数特定的形象称为构象。
二简答1,写出聚己二酰己二胺的聚合反应式以及单体的名称尼龙662.写出由对苯二甲酸+乙二醇得到的链状高分子的重复单元的化学结构式3.写出常用引发剂过硫酸钾亚硫酸盐体系的分子式和分解反应式。
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:①.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。
第七章聚合物的分子运动与转变一、选择答案1、高分子热运动是一个松弛过程,松弛时间的大小取决于(D )。
A、材料固有性质B、温度C、外力大小D、以上三者都有关系。
2、示差扫描量热仪(DSC)是高分子材料研究中常用的方法,常用来研究( B )。
⑴T g,⑵T m和平衡熔点,⑶分解温度T d,⑷结晶温度T c,⑸维卡软化温度,⑹结晶度,⑺结晶速度,⑻结晶动力学A、⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻B、⑴⑵⑶⑷⑹⑺⑻C、⑴⑵⑶⑷⑸D、⑴⑵⑷⑹3、非晶态聚合物的玻璃化转变即玻璃-橡胶转变,下列说法正确的是(A)。
A、T g是塑料的最低使用温度,又是橡胶的最高使用温度。
B、玻璃态是高分子链段运动的状态。
C、玻璃态可以看作是等自由体积分数状态。
D、玻璃化转变是热力学平衡的一级相转变,不是一个松驰过程。
4、下列四种聚合物中,熔点最高的是( C )。
A、聚乙烯,B、聚丙烯,C、聚己内酰胺,D、聚己二酸乙二醇酯5、T g是表征聚合物性能的一个重要指标。
( D )因素会使T g降低。
A、引入刚性基团B、引入极性基团C、交联D、加入增塑剂6、下列四种方法中,测定T g比其它方法得到的高,并且灵敏度较高的是(B )。
A、热分析(DSC),B、动态力学分析仪(DMA),C、热机械法(TMA),D、膨胀计法7、差示扫描量热仪(DSC)是高分子材料研究中常用的方法,可得到很多信息,如研究结晶度、结晶速度、固化反应等,但下面的温度( D )不用它来测量。
A、玻璃化转变温度B、熔点C、分解温度D、维卡软化温度8、非晶聚合物的分子运动,(A)对应主级松弛。
A、链段运动,B、曲柄运动,C、侧基运动,D、局部松弛9、下列各组聚合物的T g高低比较正确的是(A)。
A、聚二甲基硅氧烷>顺式聚1,4-丁二烯,B、聚丙稀>聚己内酰胺,C、聚己二酸乙二醇酯>聚对苯二甲酸乙二醇酯,D、聚氯乙烯>聚偏二氯乙烯10、下列高聚物中,使用温度下限为Tg的是( C )A聚乙烯;B聚四氟乙烯;C聚二甲基硅氧烷;D环氧塑料11、中等分子量HDPE随温度升高,可依次呈现( B ):A)玻璃态、橡胶态、粘流态:B晶态、粘流态:C)晶态、橡胶态、粘流态。
1. 氯乙烯聚合时存在头—尾、头-头或尾—尾键接方式,它们被称为:(a) 旋光异构体 (b) 顺序异构体 (c ) 几何异构体 (d ) 无规立构体2. 1,4—丁二烯聚合可以形成顺式和反式两种构型,它们被称为:(a) 旋光异构体 (b) 几何异构体 (c) 间同异构体 (d) 无规立构体3。
下列哪些因素会使聚合物的柔性增加:(a) 结晶 (b) 交联 (c) 主链上引入孤立双键 (d) 形成分子间氢键4. 下列哪个物理量不能描述聚合物分子链的柔性:(a ) 极限特征比 (b ) 均方末端距 (c ) 链段长度 (d ) 熔融指数5. 高分子内旋转受阻程度增加,其均方末端距:(a ) 增加 (b ) 减小 (c ) 不变 (d ) 不能确定6. 如果不考虑键接顺序,线形聚异戊二烯的异构体数为:(a) 6 (b ) 7 (c ) 8 (d) 97. 比较聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE )、聚丙烯腈(PAN )和聚氯乙烯(PVC )柔性的大小,正确的顺序是:(a ) PE 〉PP> PAN 〉 PVC (b ) PE 〉PP 〉PVC>PAN(c) PP 〉 PE >PVC 〉PAN (d ) PP 〉 PE 〉 PAN > PVC8. 同一种聚合物样品,下列计算值哪个最大:(a ) 自由结合链的均方末端距 (b) 自由旋转链的均方末端距(c ) 等效自由结合链的均方末端距 (d ) 一样大9.聚合度为1000的PE ,键长为0.154nm ,则其自由结合链的均方末端距为:(a) 23.7 nm 2 (b ) 47.4nm 2 (c) 71。
1 nm 2 (d ) 94。
8 nm 210。
PE 的聚合度扩大10倍,则其自由结合链的均方末端距扩大:(a ) 10倍 (b ) 20倍 (c) 50倍 (d) 100倍11。
PE 自由结合链的根均方末端距扩大10倍,则聚合度需扩大:(a ) 10倍 (b ) 100倍 (c ) 50倍 (d) 20倍三、判断题:1. 聚合物和其它物质一样存在固态、液态和气态。
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。
第七章配位聚合一、名称解释配位聚合:指单体分子首先在活性种的空位处配位,形成某些形式(σ-π)的配位络合物。
随后单体分子插入过渡金属(Mt)-碳(C)中增长形成大分子的过程,所以也可称作插入聚合。
络合聚合:与配位聚合的含义相同,可以互用。
络合聚合着眼于引发剂有络合配位能力,一般认为配位聚合比络合聚合意义更明确。
定向聚合:也称有规立构聚合,指形成有规立构聚合物的聚合反应,配位络合引发剂是重要的条件。
异构体:分子式相同,但原子相互联结的方式或顺序不同,或原子在空间的排布方式不同的化合物叫做异构体。
构象异构:由单键内旋转造成的立体异构现象。
立体构型异构:原子在大分子中不同空间排列所产生的异构现象。
对映异构:又称手性异构,由手性中心产生的光学异构体R型和S型。
顺反异构:由双键引起的顺式和反式的几何异构,两种构型不能互变。
全同立构:将碳-碳主链拉直成锯齿形,使处在同一平面上,取代基处于平面的同侧,或相邻手性中心的构型相同。
间同立构:若取代基交替地处在平面的两侧,或相邻手性中心的构型相反并交替排列,则称为间同立构聚合物。
全同聚合指数:一致立构规整度的表示方法,指全同立构聚合物占总聚合物的分数。
立构规整度:立构规整聚合物占聚合物总量的百分数。
二、选择题1. 氯化钛是α-烯烃的阴离子配位聚合的主引发剂,其价态将影响其定向能力,试从下列3种排列选出正确的次序( A )A TiCl3(α,γ,δ) > α- TiCl3-AlEtCl2>TiCl4B TiCl2>TiCl4>TiCl3(α,γ,δ)C TiCl4>TiCl3(α,γ,δ) > TiCl22. 下列聚合物中哪些属于热塑性弹性体(d和e)(a) ISI (b)BS (c) BSB (d)SBS (e) SIS3. 下列哪一种引发剂可使乙烯、丙烯、丁二烯聚合成立构规整聚合物?(1)n-C4H9Li/正己烷(2)萘钠/四氢呋喃(3) TiCl4-Al(C2H5)3(4) α- TiCl3-Al(C2H5) 2Cl(5)π-C3H5NiCl (6) (π-C4H7)2Ni4. 下列哪一种引发剂可使丙烯聚合成立构规整聚合物?(D)(A)n-C4H9Li/正己烷(B)萘钠/四氢呋喃(C) TiCl4-Al(C2H5)3(D) α- TiCl3-Al(C2H5) 2Cl三、简答题1. 聚乙烯有几类?如何合成?结构与性能有什么不同?与生产方法有何关系?答:聚乙烯主要有三类:低密度聚乙烯(LDPE),高密度聚乙烯(HDPE),线形低密度聚乙烯(LLDPE)。
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。