高分子化学--高分子物理第五章-新
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第五章聚合物的分子运动和转变1.运动单元的多重性运动单元可为侧基、支链、链节、链段和整链。
大尺寸运动单元即整个高分子链的运动,称为布朗运动,小尺寸运动单元的运动称为微布朗运动。
1〉整链运动高分子链质量中心发生位移。
2〉链段运动“链段”是指链中具有独立运动能力的一段链(约几十个σ单键)链构象发生变化,链质心位置不变3 〉链中小运动单元链节、键长、键角、侧基和支链等物质从一种平衡状态外场作用下通过分子运动瞬变过程高分子是速度过程需要时间拉伸过程3.高分子热运动与温度有关温度升高,松弛过程加快。
原因:(1)可使运动单元活化;(2)可使体积膨胀,提供自由空间。
玻璃态的分子运动可用阿伦尼乌斯公式表示:其中:τ0是常数,ΔE 是松弛过程活化能。
高弹态的分子运动可用下式表示RTE e/0Δ=ττ(2)曲线特点当温度较低时,试样呈刚性固体状,在小外力作用下形变小;温度升高到某一定范围后,试样的形变明显地增加,并在随后的温度区间达到一相对稳定的形变,试样变成柔软的弹性体(固体),温度继续升高时,形变基本保持不变;温度进一步升高,则形变量又逐渐增大,试样最后完全变成粘性流体。
(3)三种力学状态根据温度形变曲线,可为三种力学状态。
(A)玻璃态呈普弹性,符合虎克定律。
*模量大,1010~12达因/厘米2 * 形变小,~1% 或更小* 形变可逆且瞬时完成* 为塑料性状运动机制:仅有链节侧基等小单元能运动(B)高弹态聚合物所特有的力学状态。
*模量小,105~7达因/厘米2 * 形变大,达800%或更大* 形变可逆、是一个松弛过程* 为橡胶性状运动机制:链段解冻,可以运动(C)粘流态发生粘性流动的区域。
*模量极小,可流动* 形变很大,* 形变不可逆、是一个松弛过程* 呈粘性流动状运动机制:整链解冻,可以运动(4)两个转变温度(A)玻璃化转变和玻璃化转变温度玻璃态与高弹态之间的转变,称为玻璃化转变,对应的温度称为玻璃化转变温度(T g),可简称为玻璃化温度。
高分子化学教材第五章连锁共聚合反应5.1共聚物的命名和分类连锁聚合反应中,由一种单体进行的聚合反应称为均聚反应,所得聚合物称为均聚物;而由两种或两种以上单体参与的聚合反应称为共聚反应,所得聚合物称为共聚物或共聚体;两种单体的共聚称为二元共聚,两种以上单体的共聚称为多元共聚。
共聚合反应是高分子合成工业中广泛应用的一种方法,改变单体种类、改变单体间相对量和结构单元间连接方式可以控制共聚物的性能,以适应实际需要,因此共聚合反应为新型材料的开发开辟了广阔的途径;共聚合反应还可以扩大使用单体的X围,有些单体本身不能发生均聚合反应,不能形成均聚物,但却可以和适当的其它单体进行共聚合,因而扩大了制造聚合物的原料来源。
另外,研究共聚合反应和共聚理论可以了解聚合物结构与性能之间的关系,测定各种单体和不同活性中心(活性种)的反应能力,为高分子设计提供实践和理论依据。
本章主要讨论由两种单体共聚合的二元共聚体系。
5.1.1共聚物的分类根据两种单体的结构单元在共聚物分子链中的排布方式,可将共聚物分为五类:1.无规共聚物:共聚物分子链中两种结构单元M1和M2的排列次序是无规的,M1或M2连续的单元数不多,有一个到几十个不等,按一定的几率分布。
M1M1M2M1M1M1M2M1M2M2M2M1M2苯乙烯和丙烯腈、氯乙烯和乙酸乙烯酯的自由基共聚就属于这一类型。
2.交替共聚物:共聚物分子链中两种结构单元轮番交替地排列着。
M1M2M1M2M1M2M1M2M1M2M1M2M1M2苯乙烯和马来酸酐的自由基共聚合属于这一类型。
3.嵌段共聚物:共聚物分子链中两种结构单元各自排列成段,两种均聚物链段又相互连接,每段可由几百至几千结构单元组成。
M1M1M1M1M2M2M2M2M1M1M1M1M2M2M2M2嵌段共聚物可分为二嵌段型(AB型)、三嵌段型(ABA型或ABC型)以及多嵌段型(-[AB]n-型)。
4.接枝共聚物:一种支链型聚合物,即在一种聚合物主链上接上另一种聚合物链作为支链所形成的共聚物,而主链或支链本身也可以是共聚物。