高分子物理知识点总结与习题
(完整版)高分子物理重要知识点

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。
高分子物理期末知识点总结

UNIT1.碳链高分子:主链全部由C以共价键相连接;杂链:主链含C,以及O、S等两种或以上的原子以共价键相连接;构造:聚合物分子的各种形状(线形、枝化、交联、梯形、螺旋)构型:由化学键固定的原子在空间几何排列;构像:原子或原子团绕单键内旋转所产生的空间排布。
旋光异构体:结构单元为-CH2-CHX-型,包含一个不对称C,所形成的异构体;分为全同:取代基都在主平面一侧或都由一种旋光异构单元键接而成;间同:相间分布于或两种交替链接;无规:不规则分布或两种无规链接。
链段:高分子链中的单键旋转时互相牵制,一个键转动,要带动附近的一段链一起运动,把若干个键组成的一段链作为一个独立运动的单元。
自由连结链:一个孤立高分子链在旋转时不考虑键角限制和位垒的障碍,每个分子由足够过的不占有体积的化学键自由结合而成的,每个键在任方向取向几率相等的理想模型。
自由旋转链:分子链中每个键在键角所允许的方向自由转动,不考虑空间位阻对旋转的影响;等效自由:将一个原来有n个键长为l键角固定旋转不自由的键组成的链可视为Z个长度为b的自由结合链段的的高分子链;链的柔性:分子链能够改变其构象的性质.(不但高分子本身是一个独立运动单元,而且在每个高分子中还存在能独立运动的小单元,他们热运动的结果使链有强烈的卷曲倾向,这是大分子链具备柔性的最根本内在原因)柔性实质:构象数增,S增,分子链卷曲程度增,分子链在无外力作用下总是自发采取卷曲形态,使构象熵最大。
平衡态柔性:热力学平衡条件下的柔性,取决于反式与旁式构象之间的能量差ΔUtg。
动态柔性:在外界条件影响下从一种平衡态构象向另一种平衡态构象转变的难易程度,转变速度取决于位能曲线上反式和旁式构象之间的位垒ΔUb与外场作用能之间的关系(ΔUb与kT).影响柔性的因素:分子结构:a主链结构1主链全部由单键组成,一般柔性较好,PE PP;不同单键,柔性不同Si-O>C-N>C-O>C-C.2有孤立双键,柔性大,顺式聚1,4-丁二烯;共轭双键,不能内旋转,分子刚性,聚乙炔,聚苯;有芳杂环,柔性差,芳香尼龙.b取代基1极性大作用力大,内旋转受阻,柔性差,PAN<PVC<PP.2极性取代基比例大,分子内旋转困难,柔性差,聚氯丁二烯>聚氯乙烯>聚1,2-二氯乙烯.3极性取代基的分布对柔性有影响,聚偏二氯乙烯>聚氯乙烯.4非极性取代基,基团体积大,空间位阻大,内旋困难,柔性差,PS<PP<PE.c支化、交联:支链很长,阻碍内旋转起主导作用,柔性差.d分子链的长短:分子链越长,构像数目多,柔性好.e分子间作用力越大,柔性差.f分子结构越规整,结晶能力强,一旦结晶呈刚性.外界因素:a温度:温度升高,分子热运动能量增加,内旋转变易,构象数增加,柔性增加.b外力:外力作用缓慢柔性易显示,作用快无法体现.e溶剂:重要影响.UNIT2.内聚能:克服分子间作用力,汽化1mol凝聚体所需要能量ΔE;内聚能密度(CED):单位体积凝聚体汽化时所需要的能量。
高分子物理知识点总结及习题

高分子物理知识点总结及习题聚合物的结构(计算题:均方末端距与结晶度)1.简述聚合物的层次结构。
答:聚合物的结构包括高分子的链结构和聚合物的凝聚态结构,高分子的链结构包括近程结构(一级结构)和远程结构(二级结构)。
一级结构包括化学组成、结构单元链接方式、构型、支化与交联。
二级结构包括高分子链大小(相对分子质量、均方末端距、均方半径)和分子链形态(构象、柔顺性)。
三级结构属于凝聚态结构,包括晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构和织态结构。
构型:是指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。
(要改变构型,必须经过化学键的断裂和重组。
)高分子链的构型有旋光异构和几何异构两种类型。
旋光异构是由于主链中的不对称碳原子形成的,有全同、间同和无规三种不同的异构体(其中,高聚物中全同立构和间同立构的总的百分数称为等规度。
)。
全同(或等规)立构:取代基全部处于主链平面的一侧或者说高分子全部由一种旋光异构单元键接而成间同立构:取代基相间地分布于主链平面的两侧或者说两种旋光异构单元交替键接无规立构:取代基在平面两侧作不规则分布或者说两种旋光异构单元完全无规键接几何异构是由于主链中存在双键而形成的,有顺式和反式两种异构体。
构象:原子或原子基团围绕单键内旋转而产生的空间分布。
链段:把若干个键组成的一段链作为一个独立运动的单元链节(又称为重复单元):聚合物中组成和结构相同的最小单位高分子可以分为线性、支化和交联三种类型。
其中支化高分子的性质与线性高分子相似,可以溶解,加热可以熔化。
但由于支化破坏了高分子链的规整性,其结晶能力大大降低,因此支化高分子的结晶度、密度、熔点、硬度和拉伸强度等,都较相应的线性高分子的低。
交联高分子是指高分子链之间通过化学键形成的三维空间网络结构,交联高分子不能溶解,只能溶胀,加热也不能熔融。
高分子链的构象就是由单键内旋转而形成的分子在空间的不同形态。
单键的内旋转是导致高分子链呈卷曲构象的根本原因,内旋转越自由,卷曲的趋势就越大。
高分子物理重要知识点

高分子物理重要知识点(1人评价)|95人阅读|8次下载|举报文档高分子物理重要知识点(1人评价)|96人阅读|8次下载|举报文档1 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名称内容备注链结构一级结构(近程结构)结构单元的化学组成键接方式构型(旋光异构,几何异构)几何形状(线形,支化,网状等)共聚物的结构指单个大分子与基本结构单元有关的结构二级结构(远程结构)构象(高分子链的形状)相对分子质量及其分布指由若干重复单元组成的链段的排列形状三级结构(聚集态结构、聚态结构、超分子结构)晶态非晶态取向态液晶态织态指在单个大分子二级结构的基础上,许多这样的大分子聚集在一起而成的聚合物材料的结构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。
高分子物理考试复习总结

高分子物理考试复习总结高分子具有柔顺性的本质是什么?简要说明影响高分子链柔顺性的因素主要有哪些?答:高分子链具有柔顺性的原因在于它含有许多可以内旋转的? 键,根具热力学熵增原理,自然界中一切过程都自发地朝熵增增大的方向发展。
高分子链在无外力的作用下总是自发地取卷曲的形态,这就是高分子链柔性的实质。
影响因素主要有:主链的结构;2.取代基; 3.氢键; 4.交联。
6.以结构的观点讨论下列聚合物的结晶能力:聚乙烯、尼龙66、聚异丁烯答:高分子的结构不同造成结晶能力的不同,影响结晶能力的因素有:链的对称性越高结晶能力越强;链的规整性越好结晶能力越大;链的柔顺性越好结晶能力越好;交联、分子间力是影响高聚物的结晶能力;氢键有利于结晶结构的稳定。
聚乙烯对称性最好,最易结晶;尼龙66,对称性不如聚乙烯,但仍属对称结构,还由于分子间可以形成氢键,使结晶结构的稳定,可以结晶,聚异丁烯由于结构不对称,不易结晶。
2. 解释为什么尼龙6在室温下可溶解在某些溶剂中,而线性的聚乙烯在室温下却不能?答.尼龙和聚乙烯都是结晶性的聚合物,其溶解首先要使晶区熔融才能溶解。
而尼龙是极性的聚合物,如果置于极性溶剂之中,和极性的溶剂作用会放出热量从而使晶区熔融,继而溶解。
聚乙烯是非极性的聚合物,要使其晶区熔融只能升温至其熔点附近,然后溶于适当的溶剂中才能溶解。
所以聚乙烯在常温下不能溶解在溶剂之中。
4.影响高分子链柔性的因素有那些?如何影响?答案要点:分子结构的影响:(1)主链结构主链全为单键或含孤立双键时,分子链柔顺性较大,而含有芳杂环结构时,由于无法内旋转,柔顺性差。
(2)取代基极性取代基使柔顺性变差,非极性取代基体积大,位阻大,柔顺性变差。
(3)支化、交联若支链很长,阻碍链的内旋转时,柔顺性变差。
对于交联结构,交联程度不大时,对柔顺性影响不大,当交联程度达到一定程度时,大大影响链的柔顺性。
(4)分子链的长短一般分子链越长,构象数目越多,柔顺性越好。
高分子物理笔记

高分子物理总复习一、名词解释1.近程结构:一个或几个结构单元的化学组成、空间结构及其与近程邻近基团间的键接关系。
2.结构单元:高分子链中单体的残基。
3.键接方式(构造异构):结构单元在链中的连接方式和顺序。
4.支化度:支化点密度,或两相邻支化点间链的平均分子量。
5.交联度:交联点密度,或两相邻交联点间链的平均分子量。
6.构型:分子中由化学键所固定的原子(团)在空间的排列。
7.旋光异构:含不对称碳的结构单元具有互为镜象的一对对映体,互称旋光异构( 单元) 。
8.几何异构(顺反异构):由内双键上基团在双键两侧排列方式不同而形成的异构体(单元)。
9.等规度:聚合物中由两种异构单元规整连接(全同和间同立构)的链所占的百分数。
10.远程结构:相距较远的原子(团)间在空间的形态及其相互作用。
11.内旋转:由ζ单键绕对称轴的旋转。
12.构象:由于单键内旋转而形成的分子在空间的不同的形态。
13.构象(内旋转)异构体:由单键内旋转而形成的相对稳定的不同构象间的互称。
14.无轨线团:具有不规则蜷曲构象的高分子链。
15.均方末端距:线型高分子链两端点间距离平方的平均值。
16.均方旋转半径:从高分子链重心到各个链单元间距离平方的平均值。
17.高斯链:高分子链段分布符合高斯分布函数的高分子链(等效自由结合链)。
18.等效自由结合链:以若干个键所组成的链段间自由结合、且无规取向的高分子长链。
19.链段:高分子链段中由若干个键所组成的能够独立运动的最小的分子片段(单元)。
20.刚性因子(空间位阻参数):由实测高分子的无扰根均方末端距与自由旋转链的根均方末端距之比。
21.分子无扰尺寸:由实测高分子的无扰均方末端距与分子量之比的平方根。
22.无扰尺寸:在θ条件下测得的高分子链的尺寸应与高分子本体尺寸一致,称无扰尺寸。
23.柔顺性:高分子链能够改变其构象的性质。
24.聚集态结构(超分子结构):高分子材料中分子链与链间的排列与堆砌结构。
高分子物理知识点总结

链结构
1.结构单元的化学组成 2.结构单元的键接方式 3.结构单元的立体构造和空 间排列 4.支化与交联 5.结构单元的键接序列
• 高分子各结构层次之间既有区别又有联系 • 高分子结构是包括各个层次的综合概念,高分子的性能也是各个层次结构对性能贡献的综合表现 • 高分子结构层次繁多、复杂,给其性能调节和改善带来机会 • 合成:一次结构 • 加工:二、三次结构 • 配混:高次结构
到其分子引力范围之外所需要的能量。
克服分子间的 相互作用 ∆E= ∆Hv-RT ∆Hv--摩尔蒸发热 RT--转化为气体所做的膨胀功
高聚物结晶热力学
结晶聚合物的熔融与熔点
结晶聚合物与小分子晶体熔融的相同点:都是热力学平衡一 级相转变过程---自由能对温度和压力的一阶导数(体积 和熵)发生了不连续变化 对许多高聚物精心测量,每 变化一个温度eg:升1℃,维 持恒温,直到体积不再变化 (24hr) 后再测比容,结果过 Tm T 程十分接近跃变过程,在终 点处出现明确的转折——是 只有程度的差别而无本质的差别 热力学的一级相转变
晶核的成长是高分子链扩散到晶核或晶体表面进行生长 , 可 以在原有表面进行扩张生长, 也可以在原有表面形成新核而 生长。 结晶速度应包含成核速度、晶粒的生长速度和由它们两者所 决定的全程结晶速度。
成核速度:偏光显微镜直接观察单位时间内形成晶核的数目
晶粒的生长速度:偏光显微镜法直接测定球晶的线增长速度
淬火通常使熔点低和熔限宽,退火处理则相反
高聚物的结晶动力学
结晶高聚物的结晶范围在Tg与Tm 之间 ;当结晶高聚物从熔 融状态逐渐冷却,或经淬火处理的结晶高聚物升温至玻璃化 温度以上,就可以逐渐结晶而形成晶态高聚物。 聚合物结晶过程分为晶核的形成和晶核的成长两个阶段
湘大高分子物理知识点总结

湘⼤⾼分⼦物理知识点总结第⼀章⾼聚物的分⼦量及分布1. 基本概念平均分⼦量z w n M M M M η>>>第i 种分⼦的分⼦量为i M ,摩尔数i n ,质量为i w ,质量分数i W ,摩尔分数i N 。
数均分⼦量: i iin i i ii i n M wM N M nn===∑∑∑ 以数量为统计权重的平均分⼦量。
重均分⼦量:2i iiiiiwiiii iiiin M w M M W M n Mw===∑∑∑∑∑ 以重量为统计权重的平均分⼦量。
粘均分⼦量:[]1()i i i W KM M M αααηαη??= ?=∑这⾥的是指公式中的指数z 均分⼦量:232i ii ii i iiizi i ii iiiiz M w M n M M zw Mn M===∑∑∑∑∑∑ (i i i z w M =)分⼦量分布宽度指数(2σ):是指试样中各个分⼦量与平均分⼦量之间的差值的平⽅平均值,⼜叫⽅差。
()()22222()()/1n n n n n w n nM M M M M M M σ??=-=-=-??22222()()()(/1)w w w w w z w w M M M M M M M σ??=-=-=-??量度,它与溶剂化作⽤和⾼分⼦在溶液⾥的形态有密切关系。
粘度:液体流动速度梯度(剪切速率)为11s -时,单位⾯积上所受到的阻⼒(剪切⼒)。
相对粘度:0r ηηη= 常⽤溶液和纯溶剂的粘度之⽐。
1r - 溶液粘度相对纯溶剂粘度增加的分数,即溶液粘度的相对增量。
()ln 1ln sp r c cηη+= 相对粘度的⾃然对数与浓度之⽐。
极限粘数(特性粘数):[]00ln limlimsprC C c cηηη→→== 浓度趋于0时,单位浓度的增加对溶液的增⽐浓度或相对粘度对数的贡献。
其数值不随溶液浓度的⼤⼩⽽变化,但随浓度的表⽰⽅法⽽异。
2. 基本问题(1)平均分⼦量的⼏种表⽰⽅法和计算⽅法 (2)⾼聚物分⼦量的⼏种测定⽅法和原理(3)分⼦量分布的测定⽅法和原理(GPC )GPC ⼜称体积排除⾊谱法,基本原理:⼀个多孔载体的⾊谱柱,先⽤某种溶剂充满⾊谱柱,占据颗粒之间和颗粒内部之间的空隙,在以同种溶剂配成的聚合物溶液从柱头注⼊,再以这种溶剂从头置尾以恒定的速度淋洗。
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聚合物的结构(计算题:均方末端距与结晶度)1.简述聚合物的层次结构。
答:聚合物的结构包括高分子的链结构和聚合物的凝聚态结构,高分子的链结构包括近程结构(一级结构)和远程结构(二级结构)。
一级结构包括化学组成、结构单元链接方式、构型、支化与交联。
二级结构包括高分子链大小(相对分子质量、均方末端距、均方半径)和分子链形态(构象、柔顺性)。
三级结构属于凝聚态结构,包括晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构和织态结构。
构型:是指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。
(要改变构型,必须经过化学键的断裂和重组。
)高分子链的构型有旋光异构和几何异构两种类型。
旋光异构是由于主链中的不对称碳原子形成的,有全同、间同和无规三种不同的异构体(其中,高聚物中全同立构和间同立构的总的百分数称为等规度。
)。
全同(或等规)立构:取代基全部处于主链平面的一侧或者说高分子全部由一种旋光异构单元键接而成间同立构:取代基相间地分布于主链平面的两侧或者说两种旋光异构单元交替键接无规立构:取代基在平面两侧作不规则分布或者说两种旋光异构单元完全无规键接几何异构是由于主链中存在双键而形成的,有顺式和反式两种异构体。
构象:原子或原子基团围绕单键内旋转而产生的空间分布。
链段:把若干个键组成的一段链作为一个独立运动的单元链节(又称为重复单元):聚合物中组成和结构相同的最小单位高分子可以分为线性、支化和交联三种类型。
其中支化高分子的性质与线性高分子相似,可以溶解,加热可以熔化。
但由于支化破坏了高分子链的规整性,其结晶能力大大降低,因此支化高分子的结晶度、密度、熔点、硬度和拉伸强度等,都较相应的线性高分子的低。
交联高分子是指高分子链之间通过化学键形成的三维空间网络结构,交联高分子不能溶解,只能溶胀,加热也不能熔融。
高分子链的构象就是由单键内旋转而形成的分子在空间的不同形态。
单键的内旋转是导致高分子链呈卷曲构象的根本原因,内旋转越自由,卷曲的趋势就越大。
这种不规则的卷曲的高分子构象称为无规线团。
高分子链的内旋转并不是完全自由的,有键角和空间位阻的限制。
自由结合链的内旋转没有键角和位垒限制;自由旋转链有键角限制,但没有空间位阻的限制。
自由结合链和自由旋转链都是假想的理想链,实际中是不存在的。
实际的高分子链既不是自由结合链,也不是自由旋转链,但可以看作是一个等效的自由结合链。
柔顺性:高分子链能够改变其构象的性质末端距:线性高分子的一端到另一端的距离内聚能:克服分子间的作用力,把1mol液体或者固体移到其分子间的引力范围之外所需要的能量(单位体积内的内聚能则称为内聚能密度)聚合物在不同的条件下结晶,可以形成不同的形态。
聚合物的单晶一般只能在极稀溶液中(浓度小于0.1%)缓慢结晶才能形成。
在不存在应力或流动的情况下,当结晶性的高聚物从浓溶液中析出,或从熔体中冷却结晶时,倾向于生成球晶(球晶在正交偏光显微镜下观察,呈特有的黑十字消光图案)。
高分子链在晶体中的构象由等同规则和能量最低原理决定,可采取螺旋链或平面锯齿链构象。
高分子链的结构对其结晶能力有重要的影响。
高分子链的对称性越高,越容易结晶;等规度越高,结晶能力越强(反式异构体的结晶能力要高于顺式异构体)。
一般而言,分子链越柔顺,结晶能力越强;但是柔顺性太好时,反而不能结晶;支化和交联都会使结晶能力下降。
高聚物的结晶过程,包括晶核的形成和晶粒的成长两个步骤。
成核的方式有均相成核和异相成核。
聚合物总的结晶速度是由成核速度和结晶生长速度共同决定的;而总的结晶速度可以用膨胀计法、光学解偏振法、示差扫描量热法等测定(结晶度可以用密度法和DSC等方法进行测定)。
聚合物的等温结晶过程可以用Avrami方程来描述,Avrami指数n等于晶体生长的空间维数与成核过程的时间维数之和。
聚合物通常在玻璃化温度以上,熔点以下的温度范围内结晶,温度对结晶速率具有决定性的影响。
熔限:从聚合物结晶开始熔化到熔化完全的温度范围熔点:即聚合物完全熔化时的温度取向:聚合物在某种外力作用下,分子链、链段和结晶聚合物中的晶粒等结构单元沿着外力方向择优排列液晶态:兼有液体和晶体部分性质的过渡状态问答题2.解释一下溶剂、拉伸、相对分子质量和成核剂怎么影响结晶速率?答:小分子溶剂的渗入会增加高分子链的活动能力,可诱导结晶,因此可以提高结晶速率;拉伸使分子链取向、分子无序程度变低,这样聚合物晶态和非晶态之间的熵变减少,可以提高结晶速率;加入成核剂能明显地加快聚合物的结晶速率;增大相对分子质量,分子链的迁移能力下降,结晶速率降低。
3.答:非晶态的聚苯乙烯的构象是无规线团;晶态聚乙烯的构象是平面锯齿链构象;晶态全同立构的聚丙烯的构象是螺旋链构象(全同聚乙烯醇的分子链所采取的构象是平面锯齿链;因为聚乙烯醇的取代基—OH能形成分子内氢键,因而与聚α-烯烃不同,全同聚乙烯醇不形成螺旋链,而形成平面锯齿链构象)4.答:高分子链的柔性随相对分子质量的增大而增大。
柔性好和强的分子间作用力都能提高聚合物的结晶能力(柔性好提高了链段向结晶部分扩散和排列的能力;强的分子间作用力使结晶结构稳定,从而有利于结晶)。
高聚物的结晶温度越高,熔限越窄(结晶温度越高,分子链的运动能力越强,分子链可以充分调整其构象,使形成的结晶比较完善,因而熔限较窄)。
5.聚合物在结晶过程中或出现体积收缩,为什么?说明含硫量不同的橡皮在结晶过程中体积改变与时间的,并画出相应的示意图。
答:结晶中分子链的规则堆砌使密度增加,从而结晶过程中会出现体积收缩。
橡胶含硫量增加,交联密度增大,减弱了结晶能力,结晶程度和结晶速率都下降,表现在结晶曲线上,最小的体积收缩率和曲线都减少。
6.试分析纤维素分子链为什么是刚性的。
答:因为a、分子有极性,分子链间相互作用力强;b、六元吡喃环结构使内旋转困难;c、分子间和分子内都能形成氢键,尤其是分子内氢键使糖苷键不能旋转,从而大大增加了刚性。
7.假若聚丙烯的等规度不高,能不能用改变构象的方法提高等规度?答:不能。
提高聚丙烯的等规度须改变构型,而改变构型与改变构象的方法根本不同。
构象是围绕单键内旋转所引起的分子链形态的变化,改变构象只需克服单键内旋转位垒即可实现;而改变构型必须经过化学键的断裂才能实现。
8.高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯在分子链上的主要差别是什么?答:高密度聚乙烯为线性结构,低密度聚乙烯为具有长支链的聚乙烯,而线性低密度聚乙烯的支链是短支链,由乙烯和高级的α-烯烃共聚合而生成。
共聚过程生成的线性低密度聚乙烯比一般低密度聚乙烯具有更窄的相对分子质量分布。
高密度聚乙烯易于结晶,故在密度、熔点、结晶度和硬度等方面都要高于低密度聚乙烯。
计算题已知聚乙烯试样的聚合度为5*10000,C—C键长为0.154nm,键角为109.5,试求:a、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;b、若聚乙烯的末端距符合高斯分布时的聚乙烯试样的平均末端距和最可几末端距。
(注意:末端距符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。
)填空题1.高分子是由一种或几种结构单元组成,由一种结构单元组成的称为均聚物,由两种或两种以上结构单元组成的称为共聚物。
2.高分子呈链状结构,高分子主链一般都有一定的内旋转自由度,使高分子链具有柔性。
3.高分子的相对分子质量具有多分散性,分子运动具有多重性。
4.柔性是指高分子链能够改变其构象的性质;高分子链的柔性有静态柔性和动态柔性之分。
5.线性高聚物在溶液中通常为无规线团构象;在晶区通常为伸直链或折叠链构象。
6.让聚乙烯在极稀溶液中缓慢结晶可得到单晶;从熔体中结晶通常得到球晶;在极高压力下挤出得到伸直链片晶;在溶液中强烈搅拌常常形成串晶。
7.高分子液晶根据介晶元在分子链中的位置不同,可分为主链液晶与侧链液晶。
高分子液晶根据分子排列方式和有序程度不同,可分为近晶型、向列型、胆甾型三类。
向列相高分子液晶具有长程取向有序,不存在位置有序,可以用取向矢n来描述向列相高分子液晶的取向;胆甾相高分子液晶不存在位置有序,只存在取向有序,但是它的取向是呈现螺旋状的;近晶相高分子液晶除了具有取向有序外,还存在部分位置有序。
8.聚合物球晶在偏光显微镜下观察可发现有Maltese黑十字,黑十字消光图案是聚合物球晶双折射性和对称性的反映。
9.X射线衍射的实验事实证明了结晶高聚物有非晶结构,Flory由SANS的实验结果证明了非晶态高聚物是由无规线团结构组成的。
10.随着高分子链柔顺性的增加,聚合物的熔点降低,结晶能力增强,结晶速率变快。
11.一种高分子可能由于结晶条件不同而产生不同晶胞,称为同质多晶现象。
聚合物出现边熔融边升温的现象是由于含有一系列不同完善程度的晶体所致。
12.成核剂和淬火能减小球晶尺寸;而退火用于增加结晶度,提高结晶完善程度和消除内应力。
分子链的对称性越高,越容易形成晶体;分子链的规整性越好,越容易结晶。
13.共聚使PE的结晶能力下降、结晶度减小、室温溶解能力增加、链的规整性变差。
14.当向PP内加入抗氧剂时,抗氧剂一般只存在非晶区,这有利于抗氧剂产生作用;无规线团的极限特征比为6.76;高分子内旋转受阻程度越大,其均方末端距越大。
15.随着聚合物的柔顺性增加,链段长度减小、刚性比值减小、无扰尺寸减小、极限特征比减小。
16.用X射线法表征结晶聚合物,结果出现拜德环和弥散环共存,这说明结晶聚合物中晶区和非晶区共存。
17.高分子链有5种构象,即顺式重叠构象、偏式重叠构象、反式构象、左旁式构象和右旁式构象;结晶一般使塑料冲击强度下降,但使橡胶的抗张强度提高;结晶使溶剂性提高,抗渗透性提高,耐热性能提高。
取向是一维或二维的有序化,而结晶是三维有序。
18.牵伸使分子取向,大幅度提高纤维强度;热定型使部分链段解取向,使纤维获得弹性。
19.聚合物的片晶是由折叠链组成的,晶片表面的分子链折叠部分是不规则的,晶片内部分子链是有序排列的,晶片的厚度增加意味着晶体的完善性增加,则晶体的熔点将提高。
20稀释剂使结晶聚合物的熔点下降,稀释剂的溶解性越好,聚合物结晶的熔点越低。
嵌段共聚物的熔点比均聚物熔点只是稍有降低,交替共聚物的熔点比均聚物有急剧的降低。
所以,对于相同组成的共聚物组成的序列分布也会对共聚物的熔点产生影响。
聚合物沿取向方向的拉伸强度和模量提高;但与取向方向垂直的方向上的强度和模量降低聚合物的分子运动聚合物的运动单元具有多重性,其运动单元可以是侧基、支链、链节、链段和整个高分子,聚合物的分子运动是一个松弛过程。
随着温度的变化,聚合物呈现三种不同的力学状态,即玻璃态、高弹态和黏流态。
从分子运动的观点来看,聚合物的不同力学状态是由于运动单元处在不同的运动状态形成的。
玻璃化温度以下,分子运动的能量很低,链段运动被冻结,只有支链、侧基和小链节能运动,高分子不能实现构象转变;玻璃化温度至黏流温度之间,链段能够运动,但分子链仍不能运动;黏流温度以上,所有的运动单元,包括整个分子都可以运动。