高分子物理总结

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。

构象：具有一定组成和构型的高分子链通过单键的内旋转而形成的分子中的原子在空间的排列 柔性：高分子链中单键内旋的能力； 高分子链改变构象的能力； 高分子链中链段的运动能力； 高分子链自由状态下的卷曲程度。

链段：两个可旋转单键之间的一段链，称为链段 影响柔性因素：1支链长，柔性降低;交联度增加，柔顺性减低。

2一般分子链越长，构象数越多，链的柔顺性越好。

3分子间作用力越大，聚合物分子链所表现出的柔顺性越小。

分子链的规整性好，结晶，从而分子链表现不出柔性。

控制球晶大小的方法： 1控制形成速度；2采用共聚方法，破坏链的均一性和规整性，生成较小的球晶； 3外加成核剂，可获得小甚至微小的球晶。

聚合物的结晶形态：1单晶：稀溶液，慢降温，螺旋生长2球晶：浓溶液或熔体冷却3树枝状晶：溶液中析出，低温或浓度大，分子量大时析出； 4纤维状晶：存在流动场，分子量伸展，并沿流动方向平行排列； 5串晶：溶液低温，边结晶边搅拌； 6柱晶：熔体在应力作用下冷却结晶；7伸直链晶：高压下融融结晶，或熔体结晶加压热处理。

结晶的必要条件：1内因： 化学结构及几何结构的规整性； 2外因：一定的温度、时间。

结晶速度的影响因素：1温度——最大结晶温度：低温有利于晶核形成和稳定，高温有利于晶体生长；2压力、溶剂、杂质：压力、应力加速结晶，小分子溶剂诱导结晶； 3分子量：M 小结晶速度块，M 大结晶速度慢；熔融热焓∆H m ：与分子间作用力强弱有关。

作用力强，∆H m 高 熔融熵∆S m ：与分子间链柔顺性有关。

分子链越刚，∆S m 小 聚合物的熔点和熔限和结晶形成的温度T c 有一定的关系：结晶温度Tc 低(< Tm )，分子链活动能力低，结晶所得晶体不完善，从而熔限宽，熔点低；结晶温度Tc 高(~ Tm )，分子链活动力强，结晶所得晶体更加完善，从而熔限窄，熔点高。

取向：在外力作用下，分子链沿外力方向平行排列。

聚合物的取向现象包括分子链、链段的取向以及结晶聚合物的晶片等沿特定方向的择优排列。

高分子物理总结高分子物理期中总结材料的物理性能是其分子运动的宏观表现，分子运动与其结构有着密切的关系。

高分子物理主要研究内容是分子的结构分子的运动材料性能之间的关系，与小分子相比，高分子结构更为复杂，并有着自身的特点。

（1高分子是由若干结构单元组成的，在一个高分子链中结构单元可以是一种也可以是多种，它们以共价键连接，并呈现出不同的形状。

（2）高分子链结构存在不均一性，在同一反应中生成的高分子，其相对分子质量，分子结构，分子空间构型，支化度、交联度也不相同。

（3）高分子在凝聚态结构上存在多样性，同一高聚物在不同的条件下呈现出的晶态、非晶态、取向态、也可能同时存在一种高聚物中。

下面详细阐述（一）高分子链的近程结构l 化学结构（化学组成、间接方式与排列）l 立体结构（空间排列方式）（a 化学组成（组成决定性质） 1 碳链高分子大分子主链全部由碳原子构成，碳原子间以共价键连接。

（2杂链高分子分子主链除碳原子以外，还有氧、氮、硫等其它原子，原子间均以共价键相连接。

3元素有机高分子主链由Si、B、P、Al、Ti、As、O等元素组成，不含C原子，侧基为有机取代基团。

4无机高分子主链和侧基都不含碳原子的高分子（5）梯型高分子和双螺旋高分子大分子主链不是一条单链，而具有“梯子”或“双螺线”结构（b结构单元的键接方式基本结构单元在高分子链中连接的序列结构。

（1）线性均聚物有规键接方式头头，头尾，尾尾。

由键接方式不同而产生的异构体称顺序异构体。

表征键接方式可用化学分析法、x-射线衍射法；核磁共振法测量。

键接方式对大分子物理性质有明显影响，最显著的影响是不同键接方式使分子链具有不同的结构规整性，从而影响其结晶能力，影响材料性能。

（2）支化高分子（a 与线型高分子的化学组成性质相同，但支化对材料的物理、力学性能影响很大，一般短链支化主要对材料熔点、屈服强度、刚性、透气性以及与分子链结晶性有关的物理性能影响较大，而长链支化则对粘弹性和熔体流动性能有较大影响。

高分子物理知识点高分子物理是研究聚合物分子在物理场中的行为和性质的学科。

聚合物是由一些单体分子通过化学键结合而成的巨大分子，其分子量多数达到百万或以上。

高分子物理的研究范围主要包括聚合物的物理结构、热力学性质、电学性质、机械性质、输运性质、光学性质等方面。

一、聚合物的物理结构聚合物的物理结构是指聚合物高分子链的构象状态。

聚合物高分子链的构象状态受到其化学结构、聚合反应的条件、处理温度等多种因素的影响。

根据高分子链形态的不同，可将聚合物的物理结构分为直线型、支化型和交联型。

1. 直线型聚合物物理结构直线型聚合物是高分子链结构较为简单、规则的聚合物。

它通常由一根直线型链构成，其中的结构单元重复出现，链端没有分支或交联结构。

高分子的线密度、分子量和分子结构对其物理性质有很大的影响。

2. 支化型聚合物物理结构支化型聚合物指非直线型、分子链有分支结构的聚合物。

分支结构对于聚合物的物理性质有很大的影响，由于支化结构的存在，使得聚合物高分子链的平均距离更大，聚合物的分子间距离变大，导致其性能发生变化。

支化型聚合物化学结构和分支类型的不同，会对聚合物的物理性质产生巨大的影响。

3. 交联型聚合物物理结构交联型聚合物是由互相交联的高分子链构成的聚合物。

它们通常具有三维结构，分子间有交联点连接。

交联型聚合物的物理性质比支化型聚合物更为复杂。

不同交联密度、交联桥、交联方式等会对其物理性质产生很大的影响。

二、热力学性质聚合物的热力学性质主要包括相变、热力学函数、相平衡、玻璃化转变等方面。

1. 相变相变是指物质从一个物理状态到另一个物理状态的变化。

聚合物相变通常指聚合物高分子间和高分子和外界环境间的相变。

聚合物的相变通常与聚合物的物理结构、温度和压强等相关。

2. 热力学函数热力学函数是描述物质宏观性质的基本物理量，它包括熵、焓、自由能等，具体热力学函数的选择取决于所研究的问题和体系。

3. 相平衡聚合物在不同温度和压强下处于不同的相态平衡中，可以通过研究相平衡来揭示聚合物的热力学性质。

高分子物理知识点1.高分子结构：高分子是由重复单元组成的长链分子。

高分子的结构包括主链结构、支链结构、交联结构等。

主链的物理结构对高分子材料的性能有重要影响。

2.高分子分子量：高分子的分子量对其性能有重要影响。

分子量越大，高分子材料的力学性能和热稳定性往往越好。

常用的衡量高分子分子量的指标有相对分子质量、平均相对分子质量和聚合度等。

3.高分子链的构象：高分子链的构象指高分子链在空间中的排列方式。

构象对高分子材料的物理性质和加工性能等有重要影响。

高分子链的构象可以是线形的、螺旋形的、交替形的等。

4.高分子的玻璃转变温度：玻璃转变温度是高分子从玻璃态转变为橡胶态的临界温度。

高分子的物理性质在玻璃转变温度附近发生剧烈变化。

玻璃转变温度对高分子材料的应用范围和使用条件有重要影响。

5.高分子的熔融温度：熔融温度是高分子从固态转变为液态的临界温度。

高分子的熔融温度对其加工工艺和热稳定性有重要影响。

6.高分子的热膨胀系数：热膨胀系数是衡量高分子材料在温度变化下体积变化的指标。

高分子的热膨胀系数对其尺寸稳定性和热应力分析有重要影响。

7.高分子的力学性能：高分子材料具有较低的弹性模量和较高的塑性变形能力。

其力学性能包括拉伸强度、弹性模量、断裂韧性等。

8.高分子的热性能：高分子材料的热稳定性、热导率和热膨胀系数等热性能对高分子材料的加工和应用有重要影响。

9.高分子的光学性能：高分子材料的透明度、折射率、发光性质等光学性能对于光学器件和光学材料的应用具有重要意义。

10.高分子的电学性能：高分子材料具有较低的电导率和较高的介电常数。

高分子的电学性能对于电介质材料和电子器件的应用有重要影响。

以上仅是高分子物理学的一些知识点，该领域的研究内容非常广泛和复杂。

高分子材料是现代工程和科学领域中的重要材料，了解高分子物理学的知识，对于高分子材料的设计、合成、应用和性能改善都具有重要意义。

名词解释：1. 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的时间2. 松弛时间τ :橡皮由ΔX(t)恢复到ΔX(0)的 1/e 时所需的时间3. 松弛时间谱：松弛过程与高聚物的相对分子质量有关，而高聚物存在一定的分子量分布，因此其松弛时间不是一个定值，而呈现一定的分布。

4. 时温等效原理：升高温度或者延长观察时间(外力作用时间)对于聚合物的分子运动是等效的，对于观察同一个松弛过程也是等效的。

5. 模量：材料受力时，应力与应变的比值6. 玻璃化温度：为模量下降最大处的温度。

7. 自由体积：任何分子的转变都需要有一个自由活动的空间 ,高分子链活动的空间8. 自由体积分数(f)：自由体积与总体积之比。

9. 自由体积理论：当自由体积分数为 2.5%时，它不能够再容纳链段的运动，链段运动的冻结导致玻璃化转变发生。

10. 物理老化：聚合物的某些性质随时间而变化的现象11. 化学老化：聚合物由于光、热等作用下发生的老化12. 外增塑：添加某些低分子组分使聚合物 T g 下降的现象13. 次级转变或多重转变： Tg 以下，链段运动被冻结，存在需要能量小的小尺寸运动单元的运动14. 结晶速率：物品结晶过程进行到一半所需要时间的倒数15. 结晶成核剂：能促进结晶的杂质在结晶过程中起到晶核的作用16. 熔融：物质从结晶态转变为液态的过程17. 熔限：结晶聚合物的熔融过程，呈现一个较宽的熔融温度范围18. 熔融熵S m ：熔融前后分子混乱程度的变化19. 橡胶: 施加外力时发生大的形变，外力除去后可以恢复的弹性材料20. 应变: 材料受到外力作用而所处的条件使其不能产生惯性移动时 ,它的几何形状和尺寸将发生变化21. 附加应力：可以抵抗外力的力22. 泊松比：拉伸实验中材料横向应变与纵向应变比值的负数23. 热塑性弹性体：兼有橡胶和塑料两者的特性，在常温下显示高弹，高温下又能塑化成型24. 力学松弛：聚合物的各种性能表现出对时间的依赖性25. 蠕变：在一定的温度下和较小恒应力的持续作用下，材料应变随时间的增加而增大的现象26. 应力松驰：在恒定温度和形变保持不变条件下，聚合物内部应力随时间的增加而逐渐衰减的现象27. 滞后：聚合物在交变应力作用下形变落后于应力变化的现象28. 力学损耗或者内耗：单位体积橡胶经过一个拉伸 ~ 回缩循环后所消耗的功29. 储存模量 E’：同相位的应力与应变的比值30. 损耗模量 E”：相差 90 度相位的应力振幅与应变振幅的比值31. Boltzmann 叠加原理：聚合物的力学松弛行为是其整个历史上各松弛过程的线性加和32. 应变软化：随应变增大，应力不再增加反而有所下降33. 银纹屈服：聚合物受到张应力作用后，由于应力集中产生分子链局部取向和塑性变形，在材料表面或内部垂直于应力方向上形成的长 100 、宽 10 、厚为 1 微米左右的微细凹槽或裂纹的现象34. 裂纹：由于分子链断裂而在材料内部形成的空隙，不具有强度，也不能恢复。