聚合物的凝聚态结构34
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第2章聚合物的凝聚态结构凝聚态指物质的物理状态,通常包括固态、液态和气态。
(0注意与相态的区别。
)高分子的凝聚态是指高分子链之间的几何排列和堆砌状态。
对于柔性聚合物:包括晶态、非晶态。
刚性聚合物:包括晶态、液晶态、非晶态。
分子间作用力强弱的表征:内聚能密度。
内聚能:克服分子间作用力,1mol 的凝聚体汽化时所需的能量。
E=△HV-RT式中:△HV:摩尔蒸发热, RT:汽化时所做的膨胀功。
内聚能密度(cohesive energy density ,CED):单位体积凝聚体汽化时所需要的能量。
式中:Vm-摩尔体积。
聚合物的 CED 的测定:(1)最大溶胀比法;(2)最大特性粘度法。
一般 CED 300J/cm3 以下,橡胶;300-400 J/cm3,塑料;400 J/cm3 以上,纤维、工程塑料。
2.1晶态结构空间点阵、晶胞和晶系:在结晶学中,把组成晶体的质点抽象成为几何点,由这些等同点集合而成的点阵,称为空间点阵,或将这些集合所形成的格子叫做空间格子。
在空间格子中,可找出一个具有周期性排列的,大小与形状相等的,体积最小的平行六面体,这个最小单位格子用以表示晶体结构的基本单元,称为晶胞。
描述晶胞结构的六个参数:a,b,c,α,β,γ (平行六面体的三边的长度及它们之间的夹角)。
晶体七种类型:立方,四方,斜方(正交),单斜,三斜,六方,三方(菱形)。
图2-1晶面指数晶面的标记——密勒(Miller)指数或晶面指数。
一晶面与晶轴a,b,c分别相交于M1,M2,M3三点,相应的截距为OM1=3a,OM2=2b,OM3=1c,全为单位向量的整数倍。
如取三个截距的倒数1/3,1/2,1/1,通分后则得2/6,3/6,6/6,弃去共分母,取2,3,6作为M1,M2,M3晶面的指标,则(2,3,6)即为该晶面的密勒指数。
晶体:物质的重复单元在空间呈三维有序的周期性排列。
重复单元:原子、分子、离子、链节。
2.1.2聚合物的晶体结构几种典型的聚合物晶体结构:(一)平面锯齿形结构1、聚乙烯聚乙烯分子链具有锯齿形的反式构象。
1.1 聚合物结构的三个层次近程结构——系指单个大分子链内部一个或几个结构单元的化学结构和立体化学结决定聚合物性能的根本性物质基础,亦是决定远程结构和凝聚态结构的重要因素。
远程结构——系指由数目众多的结构单元组成的单个大分子链的长短及其在空间存在的各种形态(是直链还是有支链?是刚性的还是柔性的?是折叠状,还是螺旋状的?)。
凝聚态结构——系指聚合物在宏观上所表现出的分子凝聚结构类型。
包括非晶态、结晶态、 取向态、液晶态、织态结构,前四个描述是聚合物的堆砌方式,织态为不同聚合物分子链或与添加剂间的结合和堆砌方式,以结晶态和非晶态最常见。
分子链结构是决定聚合物性质最基本、最重要的结构层次。
熔点、密度、溶解性、溶液或熔体的粘度、粘附性能很大程度上取决于分子结构;而凝聚态结构是决定聚合物材料和制品的使用性能,尤其是力学性能的重要因素。
关于化学结构与物理结构的确切划分,普遍认同的是H.G.Elias 提出的界定原则: 化学结构:除非通过化学键的断裂,即同时生成新的化学键才能够产生改变的分子结构。
聚合物结构中所包括的结构单元的组成及其空间构型属于化学结构。
物理结构:将大分子内部、之间或者基团与大分子之间的形态学表述。
取向、结晶和分子链的构象则属于物理结构 1.2 大分子链的近程结构 大分子链的近程结构包括结构单元的化学组成,连接方式、结构异构、立体异构、以及共聚物的序列结构等五个主要方面。
1.2.1 结构单元的化学组成 结论1:聚合物的近程结构,即结构单元的化学组成和结构是决定其远程结构和凝聚态结构以及聚合物性能最重要的决定性因素。
尼龙-66、PET 、PBT ~缩聚物, PP 、PS 、PMMA 、PB ~加聚物 归纳表中三条主要规律: 1)杂链聚合物(多为缩合聚合物)与碳链聚合物(多为加成聚合物)相比较,前者的各项物理性能均优于后者; 2)在碳链聚合物中,侧基带有极性基团的P V C 和带有苯基的PS 的相对密度和熔点均高于非极性和低位阻侧基的PE 和P P ; 3)缩聚物尼龙和涤纶等的相对密度、熔点、强度和使用温度均普遍高于一般加聚物。
2024届高三一轮复习联考(四)数学试题注意事项:1.答卷前,考生务必将自己的姓名、考场号、座位号、准考证号填写在答题卡上2.回答选择题时,选出每小题答案后,用2B 铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。
如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。
回答非选择题时,将答案写在答题卡上。
写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
考试时间为120分钟,满分150分一、选择题:本题共8小题,每小题5分,共40分。
在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.已知集合{}{}{}1,2,3,4,5,2,3,2,UA B x x k k ====∈Z ,则U B A = ( )A .{}4B .{}2,4C .{}1,2D .{}1,3,5 2.已知复数z 满足()()2i 1i 2z −−=,则z =( )A B C .3 D .23.已知12311cos ,3,log 22a b c ===,则( )A .c a b >>B .b c a >>C .b a c >>D .a b c >>4.“a ≤或a ≥”是“圆221:1C x y +=与圆222:()(2)36C x a y a ++−=存在公切线”的( )A .充分而不必要条件B .必要而不充分条件C .充要条件D .既不充分也不必要条件 5.已知13tan sin2αα=,则cos2α=( ) A .13−B .13C .23−D .236.如图,111ABC A B C −是一个正三棱台,而且下底面边长为4,上底面边长和侧棱长都为2,则异面直线1AC 与1BB 夹角的余弦值为( )ABC7.已知函数()()22log 121xf x x =+++,则不等式()14f x +<的解集为( )A .()2,0−B .(),2−∞−C .()0,+∞D .()(),20,−∞−∪+∞ 8.已知函数()()21e xf x m x x x =−−+在1,22x∈上有两个极值点,则实数m 的取值范围为( ) A .230,2eB .231,2e eC .1,e +∞D .2310,,2e e+∞ 二、选择题:本题共4小题,每小题5分,共20分。
高分子材料成型工艺学_常州大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.挤出胀大主要是由粘性形变的松弛引起的。
参考答案:错误2.下面几种高分子材料中,哪些是非晶材料参考答案:PS_ABS_PVC3.下述高分子材料中,介电性能最稳定的是参考答案:PPO4.成型时冷却速率快,则聚合物的结晶度。
(高或低)参考答案:低5.一般来说,绝大部分高分子材料的熔体和溶液都属于。
参考答案:假塑性流体6.聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯和聚戊烯的主链结构完全一样,但它们的侧基结构逐渐变长,所形成的晶体熔融温度从高到低的顺序是参考答案:聚丙烯>聚乙烯>聚丁烯>聚戊烯7.聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯的主链结构完全一样,但它们的侧基位阻逐渐变大,它们的玻璃化转变温度从低到高的顺序是参考答案:聚乙烯8.影响聚合物熔体流动行为的因素是。
参考答案:熔体温度_分子链的特性_剪切速率9.表征高聚物熔体流动性的基本参数有两个,分别是。
参考答案:表观粘度_熔体流动速率10.聚合物结晶的必要条件是参考答案:结构规整性_分子链规整性11.分子链的刚性越强,则材料的耐热性能越。
(差或好)参考答案:好12.硬质PVC和软质PVC的重要区别是基体树脂PVC的分子量和增塑剂含量的不同,一般硬质PVC制品选用分子量大的基体树脂,软质PVC则选用分子量小的基体树脂。
参考答案:错误13.下面几种材料中最容易进行电镀或喷漆的是参考答案:PC14.PET、PC和PPO都是常用的工程塑料,它们的热变形温度由高到低的顺序是参考答案:PPO>PC>PET15.一般来说,高分子材料熔体的表观粘度越大,则熔体流动速率越大。
参考答案:错误16.高分子熔体的粘度随着温度的升高而。
(增加或是降低)参考答案:降低17.假塑性流体的典型特征是粘度随着剪切速率的增加而。
(增加或是降低)参考答案:降低18.晶态聚合物分子链的取向结构没有非晶态聚合物的聚向结构稳定。
第二章聚合物的凝聚态结构2.1 物质的凝聚态和相态2. 2 聚合物的凝聚态和相态2. 3 聚合物的晶态结构2. 4 聚合物的非晶态结构2.1 物质的凝聚态和相态凝聚态乃是物质在确定条件下所表现出的物理状态、由分子热运动程度和力学形态所区分的存在状态(宏观状态)。
相态乃是物质在确定条件下所处的热力学状态(微观状态)。
凝聚态与相态不能完全一一对应,也不能截然划分。
如玻璃态或液晶态聚合物,按凝聚态划分属于固态,但是按相态判断却又分别属于固相和液相。
换言之,玻璃态聚合物是处于固态的液相物质(或被凝固的液体),而液晶则是处于液态的晶相物质。
2. 2 聚合物的凝聚态和相态聚合物的凝聚态通常只包括固态和液态两种类型,而不存在气态聚合物。
处于同一种凝聚态的的聚合物在不同条件下有时却又表现出不同的宏观形态和性质,这种现象在聚合物中是十分普遍的。
例如:透明的聚乙烯经过注塑成型以后成为不透明的蜡状制品;迅速冷却并经过双轴向拉伸以后的涤纶薄膜是韧性极好的透明薄膜;慢慢冷却而未经拉伸的涤纶切片又表现出一定的脆性。
聚合物处于固态或液态时,其内部分子链也可能表现出一定程度的有序排列,所以聚合物也有晶态和非晶态之分。
不过,由于聚合物分子链的长度往往超过一般晶格的尺寸,出现晶格缺陷和分子链在晶格之间的贯穿是结晶态聚合物的重要特征之一。
聚合物的凝聚态和相态的决定因素首先是聚合物的特殊分子连结构及其相互作用。
其次是外界条件。
外界条件总是通过对不同结构的分子链产生不同的作用,从而影响聚合物的凝聚态结构和相态结构。
一般认为,聚合物的凝聚态结构通常包括非晶态、晶态、取向态、液晶态和织态等五种类型。
2.3 聚合物的晶态结构大量实验证明,如果高分子链本身具有必要的规整结构,同时给予适宜的条件(温度等),就会发生结晶,形成晶体。
高分子链可以从熔体结晶,从玻璃体结晶,也可以从溶液结晶。
结晶聚合物的晶体结构、结晶程度、结晶形态等对其力学性能、电学性能、光学性质都有很大影响,研究结晶聚合物的晶态结构具有重要的理论和实际意义。
第三版⾼分⼦物理课后习题答案详解第1章⾼分⼦的链结构1.写出聚氯丁⼆烯的各种可能构型,举例说明⾼分⼦的构造。
等。
举例说明⾼分⼦链的构造:线形:聚⼄烯,聚α-烯烃环形聚合物:环形聚苯⼄烯,聚芳醚类环形低聚物梯形聚合物:聚丙烯腈纤维受热,发⽣环化形成梯形结构⽀化⾼分⼦:低密度聚⼄烯交联⾼分⼦:酚醛、环氧、不饱和聚酯,硫化橡胶,交联聚⼄烯。
2.构象与构型有何区别?聚丙烯分⼦链中碳—碳单键是可以旋转的,通过单键的内旋转是否可以使全同⽴构聚丙烯变为间同⽴构聚丙烯?为什么?答:(1)区别:构象是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,⽽构型则是分⼦中由化学键所固定的原⼦在空间的排列;构象的改变不需打破化学键,⽽构型的改变必须断裂化学键。
(2)不能,碳-碳单键的旋转只能改变构象,却没有断裂化学键,所以不能改变构型,⽽全同⽴构聚丙烯与间同⽴构聚丙烯是不同的构型。
3.为什么等规⽴构聚丙⼄烯分⼦链在晶体中呈螺旋构象,⽽间规⽴构聚氯⼄烯分⼦链在晶体中呈平⾯锯齿构象?答(1)由于等归⽴构聚苯⼄烯的两个苯环距离⽐其范德华半径总和⼩,产⽣排斥作⽤,使平⾯锯齿形(…ttt…)构象极不稳定,必须通过C-C键的旋转,形成31螺旋构象,才能满⾜晶体分⼦链构象能最低原则。
(2)由于间规聚氯⼄烯的氯取代基分得较开,相互间距离⽐范德华半径⼤,所以平⾯锯齿形构象是能量最低的构象。
4.哪些参数可以表征⾼分⼦链的柔顺性?如何表征?答:(1)空间位阻参数(或称刚性因⼦),值愈⼤,柔顺性愈差;(2)特征⽐Cn,Cn值越⼩,链的柔顺性越好;(3)连段长度b,b值愈⼩,链愈柔顺。
5.聚⼄烯分⼦链上没有侧基,内旋转位能不⼤,柔顺性好。
该聚合物为什么室温下为塑料⽽不是橡胶?答:这是由于聚⼄烯分⼦对称性好,容易结晶,从⽽失去弹性,因⽽在室温下为塑料⽽不是橡胶。
6.从结构出发,简述下列各组聚合物的性能差异:(1)聚丙烯睛与碳纤维;(2)⽆规⽴构聚丙烯与等规⽴构聚丙烯;(3)顺式聚1,4-异戊⼆烯(天然橡胶)与反式聚1,4-异戊⼆烯(杜仲橡胶)。