高分子中的整体与局部-高分子物理化学(高聚物结构和性能)论文
高分子材料的形态结构与物理性能研究
高分子材料的形态结构与物理性能研究高分子材料是一类以聚合物为主体的大分子有机材料，具有一系列独特的性能和应用优势。
这些材料在生活中随处可见，如塑料制品、纤维素纤维、橡胶制品等。
这些材料的形态结构与物理性能之间存在着密切的关系，研究这种关系对于有效地改进材料的性能和开发新的高性能材料具有重要意义。
一、高分子材料的形态结构高分子材料的形态结构主要包括分子链的排列方式、分子链的支化程度、晶体结构以及各个结构之间的相互作用等。
分子链的排列方式可以分为无序排列、有序排列和部分有序排列三种形态。
其中，有序排列的高分子材料具有更好的力学性能和更高的热稳定性，因为分子链之间的相互作用更强。
分子链的支化程度是指分子链上支链的数量和类型。
支链的引入可以提高高分子材料的合成活性和分子链的静电吸引力，从而影响材料的物理性能。
例如，引入较多的支链可以增强材料的可塑性和弹性，使其具有更好的柔韧性。
高分子材料的晶体结构是指高分子材料分子链的有序排列方式。
晶体结构对高分子材料的物理性能有着明显的影响。
晶体结构越完整，材料的强度、硬度和耐磨性越高。
相反，无序结构的材料通常具有较高的延展性和弹性。
二、高分子材料的物理性能高分子材料具有丰富的物理性能，例如力学性能、热性能、电性能和光学性能等。
力学性能是指材料在外力作用下的变形性能和抗破断性能。
高分子材料具有较好的可塑性和可拉伸性，可以通过增加支链和改变晶体结构来调节材料的力学性能。
热性能是指材料在高温下的热稳定性和热传导性能。
高分子材料由于其长链结构和较低的热导率，通常具有较好的热稳定性。
热稳定性可以通过调节分子链排列方式和晶体结构来改善。
电性能是指高分子材料在电场作用下的导电性能和绝缘性能。
一些高分子材料具有良好的电绝缘性能，可以用于制造电缆绝缘层、电子元件等。
其他高分子材料具有较高的导电性能，可用于制造导电纤维、导电涂层等。
光学性能是指高分子材料在光的作用下的吸收、折射、透明度等特性。
高分子聚合物结构与性能的研究与应用
高分子聚合物结构与性能的研究与应用【前言】高分子聚合物是一种重要的工程材料，其结构与性能的研究与应用有着广泛的实际意义。
本文就高分子聚合物的结构和性能进行探究，并介绍了其在不同领域的应用。
【第一章：高分子聚合物的结构】高分子聚合物是由单体分子通过聚合反应形成的高分子材料。
其聚合度和分子量决定了其结构。
一般来说，高分子聚合物的结构可以分为4种：线性结构、支化结构、交联结构和网络结构。
1.1 线性结构在线性结构中，高分子聚合物的单体通过线性连接形成长链，分子量较高。
线性结构的高分子通常具有较好的可加工性、柔韧性和透明度，如聚乙烯和聚丙烯等。
1.2 支化结构在支化结构中，高分子聚合物的单体通过支化连接形成分支结构。
支链的存在使分子间空间变得更为宽松，从而降低了其熔点和热稳定性，但提高了高分子的拉伸强度、抗溶剂性和耐热性。
典型的支化结构高分子包括聚乙烯醇和聚丙烯酰胺等。
1.3 交联结构在交联结构中，高分子聚合物的单体之间通过共价键交联，形成一个三维立体网络结构。
交联结构的高分子具有较好的机械性能和热稳定性，如硬化树脂、橡胶等。
1.4 网络结构在网络结构中，高分子聚合物的单体之间通过物理力和化学键相互连接，形成一个复杂的结构。
网络结构的高分子通常具有良好的柔韧性和高机械性能，如天然和合成弹性体等。
【第二章：高分子聚合物的性能】高分子聚合物的性能是由其结构和分子量所决定的。
这些性质直接影响了高分子聚合物在工程材料中的应用。
2.1 机械性能高分子聚合物通常具有良好的拉伸强度和弹性模量，这使得它们成为诸如塑料和弹性体等各种工程材料的重要成分。
2.2 热学性质高分子聚合物的熔点、玻璃转移温度和热膨胀系数等因素决定了它们在高温环境下的稳定性。
2.3 化学稳定性诸如光线、氧化剂和酸碱等外部条件会影响高分子聚合物的化学稳定性。
高分子聚合物的化学稳定性是影响其使用寿命和表面性能的重要因素。
【第三章：高分子聚合物的应用】高分子聚合物广泛应用于各种工程领域，如工业制品、建筑材料、电器、医学和食品包装等。
高分子化合物的结构与功能性材料
高分子化合物的结构与功能性材料高分子化合物在当今科学和工业领域扮演着重要的角色。
其特殊的化学结构赋予了高分子化合物独特的性质和功能。
这些性质和功能使得高分子化合物成为制备功能性材料的理想选择。
本文将介绍高分子化合物的结构特点以及其在功能性材料方面的应用。
一、高分子化合物的结构特点高分子化合物由长链状或网状的聚合物组成。
其分子量通常非常大，可达到数百到数百万。
高分子化合物是由重复的基本单元通过化学键连接而成，这些基本单元称为单体。
高分子的结构可以被分为线性、支化、交联和网络结构等类型。
线性结构的高分子是由一个个单体按照特定顺序连接而成的。
支化结构的高分子在链上有分支结构，增加了分子的空间体积以及分子间的相互作用力。
交联结构的高分子由可相互连接的链段交联形成，使其具有优良的机械性能和热稳定性。
网络结构的高分子具有三维网络结构，使其拥有良好的强度和刚性。
二、高分子化合物的功能性材料应用1. 高分子复合材料高分子复合材料是将高分子基质与其他材料（如纳米颗粒、纤维增强材料等）进行物理或化学改性而制备而成的材料。
高分子基质作为载体具有良好的可加工性和成型性，而添加的成分则赋予其特定的性能和功能。
例如，将单壁碳纳米管添加到高分子基质中，可以显著提高复合材料的导电性和力学强度。
高分子复合材料在航空航天、汽车工业等领域具有广泛的应用。
2. 高分子薄膜高分子薄膜是一种非常薄的高分子薄片，其厚度通常在纳米到微米级别。
高分子薄膜可用于制备光学、电子和生物传感器等高性能装置。
通过控制高分子的结构和制备工艺，可以调节薄膜的光学、电学等性质。
例如，聚苯乙烯薄膜具有良好的透明性和电绝缘性能，在显示器件和太阳能电池中得到广泛应用。
3. 高分子生物材料高分子化合物可以被用于制备生物材料，用于仿生组织工程、药物缓释、假肢等领域。
将高分子材料与细胞或生物体相容性良好的支架结构相结合，可以实现组织修复和再生。
例如，聚丙烯酸与羟基磷灰石复合材料可用于骨组织修复，其多孔结构和生物活性促进了新骨组织的生长。
高分子材料的结构与性能
高分子材料的结构与性能高分子材料是指由聚合物制成的材料，聚合物是由单体分子在化学反应中结合形成的长链分子。
高分子材料具有良好的物理、化学、力学和电子性能，广泛用于制造塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂等材料。
在高科技领域中，高分子表现出了许多非凡的性能特征，比如强度高、稳定性强、抗氧化、耐腐蚀。
本文将探讨高分子材料的结构与性能。
一、高分子材料的结构1.1 分子结构高分子材料是由巨分子组成的，而巨分子则是由很多分子链状连接而成的。
它们具有极高的分子质量，分子量一般在10万到100亿之间。
分子结构的简单性质（如平面或立体）对其物理性质有很大影响。
例如，苯并芘（BP）是一种由苯（B）和芘（P）连接而成的分子，它们的分子结构决定了BP材料的密度、强度和稳定性。
由于BP的共轭结构和分子链的高度结晶性，它是一种非常优秀的聚合物材料。
然而，这种材料易于光氧化和生物降解，导致其应用范围受到限制。
1.2 分子排列高分子材料分子的排列方式也决定了其性能。
高分子材料有不同的排列方式，主要包括层状排列，链状排列，聚集态等。
层状排列的材料（例如石墨烯）具有优良的导电和导热性能，链状排列的材料（例如聚丙烯）具有良好的韧性和可塑性而且内部结构没有多余的杂质和空隙，因此有很好的电气性能和高温稳定性。
1.3 聚合度聚合度是指分子链中单体单位的数目，它对高分子物质的物理和化学性质有重要影响。
聚合度较小的分子链通常很容易断裂，但与此同时，它们也更容易流动。
聚合度较大的分子链则更难流动，更难断裂，但表现了较高的强度和稳定性。
若聚合度过高，会导致过浓的材料或粘稠的物质成为一种过筛子现象，因此在工业应用中需要合理控制聚合度。
二、高分子材料的性能2.1 强度和韧性高分子材料的强度和韧性是决定其性能的重要因素。
高分子材料的强度通常表示为杨氏模量和硬度，直接影响到其耐腐蚀性、热稳定性和维持形状的能力。
韧性则是一个材料在受到冲击负载时不易断裂的能力，母材料的应力值和形状极限是材料韧性的主要影响因素。
化学中的高分子结构与性能
化学中的高分子结构与性能高分子是由大分子结构单元组成的材料，具有重量轻、强度高、化学稳定性强等特点，在各种领域得到了广泛应用。
高分子材料的性能取决于其结构和组成，下面将着重介绍高分子结构与性能之间的关系。
1. 高分子的结构高分子结构是指由大分子结构单元构成的分子链或网络结构。
大分子结构单元可以是单体，也可以是多个单体合成而成的共聚物或共价交联聚合物。
高分子材料的结构可以从分子量、分子形态和分子排列等方面来描述。
1.1 分子量分子量是高分子结构的一个重要参数。
分子量越大，高分子材料的物理力学性能越好。
例如，聚合物的拉伸强度是与分子量的平方根成正比的。
高分子材料的流动性和热性能也与分子量有关。
一般来说，分子量大的高分子材料的流动性较差，热稳定性和耐用度较高。
1.2 分子形态高分子的形态可以分为线性、支化、交联和网状等。
线性聚合物是由线性链段组成的，具有较大的分子量和晶化度。
支化聚合物的分子链上存在支链，分子量较小，但具有较好的物理力学性能。
交联聚合物是由多个不同的线性链连接而成的，形成了一个固定的空间结构，具有良好的横向性能和高耐热性能。
网状聚合物是交联聚合物的一种，其分子链形成了一个3D网络，具有较高的耐用性和化学稳定性。
1.3 分子排列高分子材料中，聚合物链的排列顺序对材料的性能有一定影响。
在共聚物中，单体的交替共聚会使聚合物链的排列成为均匀的随机顺序。
而若是聚合物链排列成为有序体系，则性能也会有所改变。
例如，具有一定结晶度的聚丙烯材料具有优异的强度和硬度性能。
而聚丙烯被设计为无法结晶是为了提高材料的柔韧性和针对特定应用的物化性质。
2. 高分子的性能高分子材料具有许多优秀的性能，如重量轻、耐用、良好的热稳定性和化学稳定性，以及良好的物理力学性能。
这与高分子的结构密切相关。
2.1 重量轻由于高分子材料具有大分子量，因此具有比相同体积的金属或陶瓷材料更轻的重量。
由于其重量轻，高分子材料在制备各种产品时可以提供更高的兼容性和易操作性。
高聚物的部分热性能-高分子物理化学(高聚物结构和性能)论文
高聚物的部分热性能常亮PB02206257（20系）众所周知，物质的性能与其结构有着密切的联系，高聚物也自然不会例外。
而且高聚物因其丰富多样的结构提供了更多的可选性能，这是小分子物质所无法比拟的。
日新月异的高聚物合成技术更提供了千变万化的合成方法，使产品的性能、价格都更加匹配具体需要，因此有着更远大的前景。
而要合成出具有一定性能的材料，就有必要了解其性能的影响因素。
本文仅讨论高聚物的部分热学性能。
这些热学性能都依赖于样品的预热史和其他一些因素。
一、高聚物的结晶-熔融这是高聚物在熔点附近的两个互逆的过程。
1.“纯”结晶高聚物由高聚物熔融过程的比容-温度曲线看，高聚物的熔融并不像小分子晶体一样，而是一个边升温边融化的过程，一般在3—4K的范围内，即有一个所谓“熔限”。
但经过实验证明，对于不同结晶条件下得到的同一高聚物的不同试样，熔限最高温度的转折点是相同的，所以，高聚物相变是一个一级相变过程，与低分子晶体的熔化现象只有程度的差别，而没有本质的不同。
熔限的出现是由于结晶高聚物中含有完善程度不同的晶体的缘故。
结晶时，随温度降低，熔体的粘度迅速增加，分子链活动性降低，来不及做充分的位置调整，使得洁净停留在不同阶段上。
其中，较不完善的晶体在较低的温度下就熔融了，较完善的晶体则在较高温度下才能熔融。
故在正常的升温速率下，会出现较宽的熔融温度范围。
所以结晶温度会影响结晶高聚物的熔点（高聚物全部熔融时的温度）和熔限范围：在较低温度下结晶，高聚物的熔点较低，其熔限也较宽；而在较高温度下结晶，则熔点较高，熔限也较窄。
另外,结晶高聚物的晶片厚度和结晶时的物理应力情况也能影响高聚物的熔点：晶片的厚度大，结晶时不拉伸，熔点较低；晶片厚度小，洁净是经过拉伸，熔点较高。
一般认为，晶体表面的高分子链总存在有堆砌不规整的区域，因此洁净表面上的链不能对结晶热作完全的贡献。
晶片厚度越小，则单位体积的高聚物中含较多不规则链，导致熔点较低；相反则较高。
高分子材料的结构性能研究
高分子材料的结构性能研究高分子材料在我们生活中扮演着越来越重要的角色，众所周知，高分子材料有着非常优越的物理性质和化学性质。
它们是由长链分子构成，是我们生活中最常用的材料之一，具有高度可塑性、高强度、低密度、优良的绝缘性能、耐化学腐蚀等特性，成为各种工业生产、食品包装以及生物医学领域中重要的组成部分。
但是，高分子材料的性能与其结构密切相关。
结构参数的变化会引起高分子材料物理和化学性质的变化，从而影响其性能表现。
因此，高分子材料的结构问题也是材料科学领域的重要研究方向。
高分子材料的结构一般分为三个级别，分别为原子层面上的分子结构，分子层面上的链结构和宏观层面上的物理结构。
在原子层面上，分子结构包括高分子材料的分子式、化学结构、分子量以及官能团等等。
这些结构参数的变化会导致材料的热力学和动力学性质的变化，从而影响材料的性能表现。
例如，分子量增大会使高分子材料的耐久性、热稳定性、收缩率降低，而塞曼效应增强；而官能团的引入则可改性材料的极性、亲水性、亲油性、电化学性质等性能。
因此，分子结构的改变往往是材料性能改变的主要原因，也是人们在高分子材料研究中重点关注的领域。
在分子层面上，链结构指高分子材料中的链长、支化度、取向、序参数、分子间作用力等结构特征。
这些指标在高分子材料加工、改性、性能优化等方面发挥着重要作用。
例如，在聚丙烯中引入分支链可增加聚合反应的合适性、改善熔融流变行为和增强膨胀性等性能；而在聚丙烯中引入不规则引发链可使聚合物降解温度更高、密度更小，更多的分岔、更低的韧性。
在宏观层面上，物理结构是指高分子材料在实际应用中的形态和组成。
高分子材料的物理结构一般包括晶体结构、非晶态结构、分子排列方式和分子间的相互作用等。
高分子的晶态结构可由晶体取向、结晶度、晶型和晶体粒度等特征表征；非晶态结构可通过玻璃化转变温度、玻璃化状态下链局域、玻璃制品中晶粒尺寸、分子间距、玻璃化能等特征描述。
因此，改善或调控这些物理结构将有助于提高高分子材料性能表现。
高分子材料的结构与性能关系分析
智能高分子材 料在医疗、环 保、能源等领 域的应用前景。
智能高分子材 料的结构设计、 合成与制备方
法。
智能高分子材 料面临的挑战 与未来发展方
向。
环保法规日益严格， 推动高分子材料低 污染化发展
生物降解性材料成 为研究热点，实现 废弃高分子材料的 环保处理
绿色合成技术不断 进步，降低高分子 材料生产过程中的 环境污染
有关
高分子材料的 导热性能影响
其电性能
透明性：高分子材料对光的透过能力。 折射率：高分子材料的折射率与分子结构有关，影响光在材料中的传播速度。 反射与散射：某些高分子材料对光的反射和散射特性，影响材料的光泽和外观。 荧光与磷光：某些高分子材料能够吸收光能并转化为荧光或磷光，具有特定的光学性质。
高分子材料的结构与 性能关系分析
汇报人：
目录
高分子材料的结构
高分子材料的应用
高分子材料的发展 趋势与展望
高分子材料的结构
分子链的组成：由 许多单体通过聚合 反应连接而成
分子链的形状： 可以是线型、支 化型或网状结构
分子链的排列： 有序排列或无序 排列
分子链的柔顺性： 影响高分子材料的 机械性能和加工性 能
循环再利用成为高 分子材料的重要发 展方向，提高资源 利用率
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汇报人：
高分子材料的性能
高分子材料的力学性能主要表现在其弹性、塑性、强度和韧性等方面。
高分子材料的力学性能与分子链的柔顺性和规整性有关，通常分子链刚性越大，强 度越高。 高分子材料的力学性能可以通过改变分子链的结构、交联度、结晶度等因素进行调控。
高分子材料的力学性能在很大程度上决定了其在各种工程领域中的应用范围和价值。
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化学通报 2003 年 第 66 卷
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2.2.1 没有长链 就不会有链段 链段是高分子特有的 链段运动是高分子区别于小分子的特殊 运动形式 当分子量小于某个临界值时 就不可能对分子的构象作统计描述 也就不存在作为 独立运动单元的链段 2.2.2 没有链段的运动 就不会有整链的移动 高分子要移动必须克服分子间的相互作用力 而 高分子间的相互作用力很大[6,7] 高分子在移动时受到的阻力将很大 若按照低分子液体流动活 化能变化规律推算 每增加一个 CH2 流动活化能∆Eη(下标η表示∆Eη值可以通过测定不同 温度下液体的粘度来确定)大约要增加 2.1×103 J/mol 一个含有 1000 个 CH2 的高分子的∆Eη大 约是 2.1×106 J/mol 而 C C 键的键能只有 3.4×105 J/mol 依此推论高分子在运动前 主链早已 断裂 这显然是不可能的 事实上 在聚合物分子量达几千以上后 ∆Eη就趋于恒定 不再随 分子量增加而增加 如聚苯乙烯 高密度聚乙烯的∆Eη分别为 1.05×105 J/mol 2.5×104 J/mol 可 估算出相当于含 10 到 50 个 CH2 单元的流动活化能 与链段相当 这就说明整链的移动是 通过链段的逐段位移实现的 很像蚯蚓的蠕动 所以没有链段的运动 就不会有整链的移动 2.2.3 先有链段与溶剂分子的混合 后有高分子整链与溶剂分子的混合[6,7] 在非晶态高聚物与 溶剂接触初期 由于高分子链很长 分子间作用力很大 且分子间相互缠结 不易移动 所以 高分子不可能向溶剂中扩散 但是溶剂分子能扩散到高聚物中 使得高聚物体积胀大 溶胀 此时 高分子整链还不能摆脱分子间的作用力而向溶剂相扩散 不过 随着溶胀的继续进行 溶剂分子不断向高聚物内层扩散 必然就有愈来愈多的链段与溶剂分子混合 使得高分子链间 的距离逐渐增大 分子间的相互作用力逐渐减小 致使愈来愈多的链段可以松动 当高分子链 中的所有链段都摆脱了相邻分子间的作用力 整链才能松动 才可以发生缓慢向溶剂中的扩散 运动 高分子与溶剂分子相混合 完成溶解过程 形成均一的高分子溶液
关键词 高分子链 链段 柔性 无规线团 凝聚缠结
The Global and Local Properties of Polymers
Zhu Pingping, He Pingsheng, Yang Haiyang
(Department of Polymer Science and Engineering University of Science and Technology of China, Hefei 230026)
Key words Polymer chains, Segments, Flexibility, Random chains, Cohesive entanglement
正确理解整体与局部的关系对于认识高聚物
的结构与性能具有重要的指导意义 与小分子相
比 高分子最大的特点就是 大 因此高分子
中整体与局部的差别显得尤为突出 并体现在不
运动单元 这种链可以用 无规行走 来描述 常被称为自由联结链 而实际高分子链占有体
积 主链上单键旋转时互相牵制 有键角限制和位垒障碍 一个键转动 必然要带动附近一段
链一起运动 这样 每个键不可能是一个独立的运动单元 但是只要分子链足够长 总可以把
由若干个键组成的一段链算作一个独立的统计单元 这就是上面在讨论链的柔性时所提到的刚
Abstract The global and local properties of polymers are not only fundamentally different but also strongly related. As a result, the morphology, molecular movements, condensed state and physical properties of polymers are quite different from those of small molecules. In this article, the global flexibility and local rigidity, polymer chains and segments, global random and local order, global independent blobs and local correlations of a Flory chains are presented to discuss the global and local properties of polymers.
图 1 碳链中 C-C 键的内旋转 Fig.1 Spatial representation of a simple single bondedcarbon chain
朱平平 女 38 岁 副教授 主要从事高分子溶液 共混高聚物性能等方面的研究 E-mail: zhupp@ 2002-07-01 收稿 2002-12-18 修回
许多个这样的单元连接而成 在每个单元内 键与键之间相互约
束 显出刚性 而单元之间的相对运动是自由的 这样整链就显
出柔性
实际上整链是柔性的而局部是刚性的是因为在不同的尺度下 看高分子链 当选用较大的放大倍数 可涉及到分子链的局部细 节(尺度约为 0.1nm) 这时的链必显出刚性 而选用较小的放大倍
图 2 柔性高分子链 Fig.2 A flexible chain
不断的变化 高聚物由玻璃态到高弹态的转变 玻璃化转变就与链段运动有关 它正是链段
运动被激发的过程 随着温度升高 大小单元运动加快 当链段运动的弛豫时间缩短到与实验
观察时间同一数量级时 链段的运动就表现出来了 而此时整链运动的弛豫时间仍然要比实验
观察时间长得多 所以整链的运动不可能被观察到 处于高弹态的高聚物受到拉伸力作用时之
呈伸直构象的几率是最小的 而呈蜷曲构象的几率最大 高分子链是柔性的 如图 2 所示
显然 相邻以及靠得较近的 C 原子之间是相互约束相互关联
的 但是 从 C1 顺着分子链看 离 C1 越远的碳原子对 C1 的依赖 性将越小 所取位置任意性将越大 只要分子链足够长 总可以
找到某个碳原子 Cm 从 Cm 开始 后面的链节不再受前面由(m-1) 个碳原子组成的单元的影响 高分子链就可以被等效地看成是由
同的方面 如高分子有大区域结构和小区域结
构 在有序性上可能不一样 高分子有大尺寸运
动单元和小尺寸运动单元 它们的弛豫时间差别
很大 取向状态也有可能不同 高分子链的形态
还有分成大区域和ห้องสมุดไป่ตู้区域的假定等[1] 同时这些
大区域与小区域之间 大尺寸与小尺寸之间又是
相互关联的 下面就从四个方面对高分子中的整
体与局部性质展开讨论
所以能够产生很大的形变量 是因为在整链不能运动时 链段之间作相对运动来改变整链的构
象 使分子链由蜷曲状态逐步伸展开 外力除去 伸展的分子链自发地通过链段的运动逐步蜷
曲起来 在高弹形变的发生和回复过程中整链的质心并没有发生相对位移
2.1.3 整链取向而链段解取向 高性能纤维中 整链与局部链段的取向状态是完全不同的 由于
整链(大尺寸单元)的弛豫时间要比链段(小尺寸单元)的弛豫时间长得多 所以利用整链和链段在
取向和解取向速度上的差异 可制备出既有高强度又有适当弹性的高性能纤维 实际生产中
首先对聚合物进行缓慢的牵伸 使整个分子链获得良好的取向 使纤维获得高强度 然后迅速
地对纤维进行热处理 使得链段解取向 使纤维获得一定的弹性,而整链由于运动速度慢来不及
要用特殊的 WLF 方程来描述
log τ = −C1(T − Ts )
τ s C2 + T − Ts
式中 Ts 是参考温度 C1 和 C2 是经验常数 τ
和τs 分别是 T 和 Ts 下的弛豫时间
2.2 高分子整链与链段之间的相互联系
虽然整链和链段是两种不同性质的运动单元 然而它们却又是相互依赖 相互关联的
解取向而使纤维保留了高强度
2.1.4 整链和链段的运动服从不同的规律 温度升高 整链和链段运动的弛豫时间都要缩短 然
而它们服从的规律却完全不同 整链运动对温度的依赖关系符合 Arrhenius 方程 τ=τ0e∆H/RT 这
里 R 是气体常数 T 是绝对温度 ∆H 是弛豫过程所需的活化能 τ0 是一个常数 而链段运动却
化学通报 2003 年 第 66 卷
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高分子中的整体与局部
朱平平 何平笙 杨海洋
(中国科学技术大学高分子科学与工程系 合肥 230026)
摘 要 高分子中的整体与局部之间差别很大同时又相互关联 由此导致高分子在形态 分子 运动 凝聚态结构和物理性能等方面明显地有别于小分子 本文从高分子中的整体柔性与局部刚性 高分子整链和链段 整体无序而局部有序以及大区域不溶胀而小区域溶胀四个方面对高分子中的整 体性质与局部性质展开了较为详细的讨论
2 高分子整链和链段[4~7]
2.1 高分子整链与链段之间的区别
2
化学通报 2003 年 第 66 卷
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高分子整链和链段之间有着多方面的区别 它们是高分子中两种完全不同的单元 尺寸不
同 运动服从的规律不同 对高聚物性质的影响也完全不同
2.1.1 链段是整链中能够独立运动的小尺寸单元 高分子链作为一个整体可能呈现质心的移动
和 3(C1 C2 C3)决定一个平面后 单键 3 绕单键 2 只能在键角限制的范围旋转 单键 3 旋转轨 迹是一个圆锥面 C4 则出现在这个圆锥体底面圆周上的任意位置 当然由于内旋转时还需克服 位垒 使得 C4 在圆周上不同位置出现的几率各不相同 这样键 3 的方向和 C4 的位置可由内旋 转角φ2 决定 当φ2=0 和φ2=π时 C4 恰好位于由 C1 C2 C3 决定的平面内 如图分别位于 C4'和 C4" 其中 C4'与 C1 C2 C3 组成锯齿形链 对应于完全伸直链的构象 同样 键 4 可绕键 3 旋转(没 有在图中表示) 键 4 的方向和 C5 的位置就由内旋转角φ3 所决定 而键 3 围绕键 2 旋转时 键 3 的方向和 C4 的位置任意性已较大 之后键 4 再围绕键 3 旋转 键 4 的方向和 C5 的位置的任意 性将更要大 实际上要由φ2 和φ3 共同来决定 依此类推 对于一个主链上含有 n 个单键的大分 子 其构象将由(n-2)个内旋转角决定 很容易想象 当 n 足够大时 高分子链的形态可以有无