高分子物理知识点总结
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。
高分子物理考研知识点总结

第1章高分子链的结构1.1 高聚物的结构层次构造(architecture):指分子链中原子的种类和排列,取代基和端基的种类、结构单元的排列顺序、支链的类型和长度等。
构型(configuration):是指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。
这种排列是稳定的,要改变构型,必须经过化学键的断裂和重组。
构型不同的异构体有旋光异构体、几何异构体和键接异构体。
构象(conformation):指分子中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叫做构象。
取代原子(取代基)绕碳-碳单键旋转时可形成的任何可能的三维或立体的图形。
构象改变不破坏和形成化学键。
分子中取代原子或取代基的相互排斥,致使单键旋转受限制,故给定的分子中存在一个能量最低的优势构象。
文献也把高分子链的化学结构称为近程结构,而相应的高分子链的尺寸(分子量及分布)和形态(构象)称为远程结构。
1.2 组成和构造1.2.1 结构单元的化学组成高分子链---单体通过聚合反应连接而成的链状分子。
聚合度---高分子链中重复结构单元的数目。
链节---重复的基本结构单元。
按高分子链化学组成高聚物可分为:(1)碳链高分子:分子主链全部由碳原子以共价键相连接而成。
许多高聚物如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯属于这类高分子,它们只是侧基不同,侧基上可含有杂原子,主链都一样完全是碳。
它们大多是由加聚反应制得。
(2)杂链高分子:分子主链由两种或两种以上的原子,包括碳、氧、氮、硫等以共价键相连接而成。
常见的有聚酯、聚酰胺、酚醛树脂、聚甲醛、聚砜和聚醚等。
它们主要由缩聚反应和开环聚合而制得。
由于主链带有极性,所以较易水解。
但是,耐热性、强度均较高,故通常用作工程塑料。
(3)元素高分子:分子主链中含有以共价键结合而成的硅、磷、锗、铝、钛、砷、锑等元素的高分子。
主链中不含碳原子,侧基含有机基团时称为有机元素高分子,如有机硅橡胶和有机钛高聚物等。
高分子物理知识点汇总1

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(3)分子链的长短
分子链越长,构象数目越多,链的柔顺性越好。
(4)支链和交联 • 长支链-阻碍链的内旋转起主导作用时,柔顺性下降。
• 短支链-阻碍分子链之间的接近,有助于各分子链的内旋 转,使柔性增加。 • 交联结构-交联程度不大时,链的柔顺性影响不大;当交 联程度达一定程度时,则大大影响链的柔顺性。
越多,链段数也越多,链段长度越小,链的柔顺性越好。
(1)主链结构 ① 单键 不同的单键柔顺性顺序为: 孤立双键旁的单键内旋转容易,链的柔顺性 -Si-O- > -C-N- > -C-O- > -C-C-, 好。
CH2 CH CH CH2 n CH2 C CH CH2 n CH3
主链如为共轭双键,则分子显刚性。
学键的作用,使得在解除所有的范德华力之前化学键就断裂了。 内聚能密度: CED
E Vm 摩尔体积
CED越大,分子间作用力越大; CED越小,分子间作用力越小 完全非结晶聚乙烯的密度为0.85g/cm3,若其每摩尔重复结构单元 的内聚能等于8.577kJ,试求其内聚能密度CED值。
内聚能密度同分子的极性有关,分子的极性越 小,内聚能密度越
211 220
300 C (Ia)20 E 2θ B A
222 421
D
330 321
晶态等规PS的衍射花样
等规PS的衍射曲线
注意:对于结晶聚合物是部分结晶的或半结晶的多晶体,既有结晶部分,又 有非晶部分,因此:既有清晰的衍射环(同心圆——德拜环),又有弥散环, 而非结晶聚合物仅有弥散环或称无定形晕 期中考题:结晶聚合物的X衍射花样是清晰的衍射环,而非结晶聚合物是 模糊的弥散环。( × )
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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。
(完整版)高分子物理详细重点总结

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。
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
高分子物理知识点

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

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。
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高分子物理知识点总结导读:我根据大家的需要整理了一份关于《高分子物理知识点总结》的内容,具体内容:高分子物理是研究高分子物质物理性质的科学。
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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...高分子物理是研究高分子物质物理性质的科学。
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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高分子物理简单题及答案1. 简述聚合物的分子运动特点。
答:聚合物的分子运动的特点是:a、运动单元具有多重性。
聚合物的运动单元可以是侧基、支链、链节、链段和整个分子等。
B、高分子热运动是一个松弛过程。
在一定的外界条件下,聚合物从一种平衡状态通过热运动达到与外界条件相适应的新的平衡态,这个过程不是瞬间完成的,需要一定的时间。
C、高分子热运动与温度有关。
随着温度的升高,高分子运动的松弛时间缩短。
2. 试用自由体积理论解释聚合物的玻璃化转变。
答:根据自由体积理论,液体或固体物质的体积是由两部分组成的:一部分是被分子占据的体积,称为已占体积,另一部分是未被占据的以"孔穴"形式分散于整个物质之中的自由体积。
正是由于自由体积的存在,分子链才可能通过转动和位移而调整构象。
自由体积理论认为,当高聚物冷却时,起先自由体积逐渐减少,到某一温度时,自由体积将达到最低值,这时高聚物进入玻璃态。
在玻璃态下,由于链段运动被冻结,自由体积也被冻结,并保持一恒定值。
因此,对任何高聚物,玻璃化温度就是自由体积达到某一临界值时的温度,高聚物的玻璃态可视为等自由体积状态。
3. 何谓玻璃化转变温度?简述一种测量聚合物玻璃化转变温度的方法。
答:聚合物玻璃态与高弹态之间的转变即为玻璃化转变,对应的转变温度为玻璃化转变温度。
玻璃化转变温度可以用差热分析测量,其基本原理是在等速升温的条件下,连续测定被测试样与惰性基准物之间的温度差T,并以T对试样温度T作图,即得差热曲线,曲线上出现一台阶,台阶处所对应的温度即为玻璃化温度。
4. 试从分子运动的观点说明非晶态聚合物的三种力学状态和两种转变。
答:在玻璃态下(实际温度小于玻璃化温度),由于温度较低,分子运动的能量很低,不,足以克服主链内旋转的位垒,因此不足以激发起链段的运动,链段处于被冻结的状态,只有那些较小的运动单元,如侧基、支链和小支链能运动。
当受到外力时,由于链段运动被冻结,只能使主链的键长和键角有微小的改变,形变是很小的。
当外力除去后,形变能立刻回复。
随着温度的升高,分子热运动的能量增加,当达到某一温度(即玻璃化温度)时,链段运动被激发,聚合物进入高弹态。
在高弹态下(实际温度大于玻璃化温度),链段可以通过单键的内旋转和链段的运动不断地改变构象,但整个分子仍然不能运动。
当受到外力时,分子链可以从蜷曲状态变为伸直状态,因而可发生较大形变。
温度继续升高(实际温度大于黏流温度),整个分子链也开始运动,聚合物进入黏流态。
这时高聚物在外力作用下便发生黏性流动,它是整个分子链相互滑动的宏观表现。
外力除去后,形变不能自发回复。
玻璃化转变就是链段由运动到冻结的转变;流动转变是整个分子链由冻结到运动的转变。
5. 试述升、降温速率对聚合物玻璃化转变温度的影响。
答:升温(或降温)速率加快,测得的玻璃化温度向高温方向移动;反之,升温(或降温)速率减慢,测得的聚合物的玻璃化温度向低温方向移动。
6. 试述温度和剪切速率对聚合物剪切黏度的影响,并讨论不同柔性的聚合物的剪切黏度对温度和剪切速率的依赖性差异。
答:聚合物的剪切黏度随温度的升高而降低。
在通常的剪切速率范围内,聚合物的剪切黏度也是随剪切速率的增大而降低的。
只有在极低的(接近于零)和极高(趋于无穷大)的剪切速率下,聚合物的黏度才不随剪切速率的变化而变化。
不同柔性聚合物的剪切黏度对温度和剪切速率的依赖性是不同的:柔性的高分子链在剪切力的作用下容易沿外力方向取向,使黏度明显下降;而刚性高分子则下降得很不明显。
刚性高分子的黏流活化能大,其剪切黏度对温度极为敏感,随着温度的升高,剪切黏度明显下降;而柔性高分子的黏流活化能小,其剪切黏度随温度的变化较小。
7. 试述影响聚合物黏流温度的结构因素。
答:影响聚合物黏流温度的结构因素有:A、高分子链的柔性。
高分子链的柔性越好,链的单键内旋转越容易进行,运动单元链段就越小,流动活化能也就越低,聚合物在较低的温度下就能实现黏性流动。
因此,分子链的柔性越好,其黏流温度越低。
B、高分子的极性。
高分子的极性越大,分子间的相互作用越大,其黏流温度也越高。
C、相对分子质量。
相对分子质量越大,高分子链越长,整个分子链相对滑动时摩擦阻力就越大,需要在更高的温度下才能发生黏性流动,即黏流温度越高。
8. 试述聚合物相对分子质量对其零切黏度的影响。
答:总的来说,聚合物的零切黏度随相对分子质量的增大而增大。
但在不同的相对分子质量范围,其影响的程度不一样。
在零切黏度与相对分子质量的关系中,存在一个临界相对分子质量:9. 在同一坐标轴上画出高相对分子质量(曲线1)和低相对分子质量(曲线2)的同一非晶态聚合物的温度—形变曲线,并在温度坐标轴上标出它们的玻璃化转变温度和黏流温度的大概温度答:聚合物的相对分子质量对玻璃化温度和黏流温度的影响有所不同。
相对分子质量增加,聚合物的玻璃化温度升高,特别是当聚合物的相对分子质量较小时,这种趋势更为明显。
但是当相对分子质量超过一定程度后,特别是在聚合物的相对分子质量范围内,玻璃化温度的增加就不明显了。
而黏流温度则是随相对分子质量的增加而持续升高的。
而高相对分子质量样品的黏流温度高于低相对分子质量样品,因此其高弹态区域要宽一些。