高分子
高分子基本概念
1. 高分子：高分子也叫聚合物分子或大分子，具有高的相对分子量，其结构必须是由多个重复单元所组成。
2. 单体：能够进行聚合反应，并构成高分子基本结构组成单元的小分子。
3.结构单元：在大分子链中出现的以单体结构为基础的原子团称为结构单元。
4. 共聚物：由两种或两种以上的单体聚合而成的高分子则称为共聚物。
5. 加聚反应：烯类单体加成而聚合起来的反应称为加聚反应，反应产物称为加聚物。
6. 缩聚反应：是缩合反应多次重复结果形成聚合物的过程，兼有缩合出低分子和聚合成高分子的双重含义，反应产物称为缩聚物。
7. 高分子的聚集态结构：高分子的聚集态结构，是指高聚物材料整体的内部结构，即高分子链与链之间的排列和堆砌结构。
分为晶态、非晶态、液晶态。
8. 官能度：一分子中能参加反应的官能团的数目叫官能度9. 平均官能度：每一分子平均带有的基团数。
10. 反应程度：参加反应的基团数占起始基团数的分数。
11. 转化率：参加反应的单体量占起始单体量的分数12. 两者区别:转化率是指已经参加反应的单体的数目, 反应程度则是指已经反应的官能团的数目, 如：一种缩聚反应，单体间双双反应很快全部变成二聚体，就单体转化率而言，转化率达100％；而官能团的反应程度仅50％13. 凝胶化现象：体系粘度突然急剧增加，难以流动，体系转变为具有弹性的凝胶状物质，这一现象称为凝胶化。
14. 凝胶点：开始出现凝胶化时的反应程度（临界反应程度）称为凝胶点，用Pc表示，是高度支化的缩聚物过渡到体型缩聚物的转折点。
15. 引发剂：自由基聚合引发剂通常是一些可在聚合温度下具有适当的热分解速率，分解生成自由基，并能引发单体聚合的化合物。
16. 引发剂半衰期：引发剂分解至起始浓度一半所需要的时间。
17. 引发剂效率：引发剂用来引发单体聚合的部分占引发剂分解或消耗总量的分数。
18. 自动加速现象：随着反应进行，体系的粘度增大，活性端基可能被包埋，双基终止困难，速率常Kt下降，聚合反应速率不仅不随单体和引发剂浓度的降低而减慢，反而增大的现象。
高分子化合物的特点
• 以上几点，归根结底是高分子的运动形态和低分 子的运动形态不同的缘故，这就是高分子要从有 机会化学中独立出来研究，成为一门新学科—— 高分子化学的根本原因。
分子链之间还有许多共价键交联起来，形成三度空间的网络结构。
这两种由 于其相对分子质量很大， • 通常处于固体或凝胶状态，有 较好的机械强度（TP轴承）； 又由于其分子是由共价键结合 而成的，故有较好的绝缘性和 耐腐蚀性能；由于其分子链很 长，分子的长度与直径之比大 于一千，故有较好的可塑性和 高弹性。高弹性是高聚物独有 的性能。此外，溶解性、熔融 性、溶液的行为和结晶性等方 • 面和低分子也有很大的差别。
高分子化合物的特点
高分子同低分子比较，具有以下特点：
1.从相对分子质量和组成上看，具有 “多分散性”。大多数高分子都是由一种或 几种单体聚合而成。
2.从分子结构上看，高分子的分子结构基本有两种
• 一种是线性结构：线性
结构的特征是分子中的原子以 共价键互相连接成一条很长的 卷曲状态的“链”。
另一种是体型结构：体型结构的特征是分子链与
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。
高分子知识点
什么是高分子？答：由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子量在一万以上的化合物，叫高分子化合物。
什么是聚合物的柔顺性？聚合物为什么具有柔顺性？影响聚合物柔顺性的因素有哪些？答：高分子链能够改变其构象的性质称为柔顺性。
高分子由于分子量大，分子链中能够内旋转的化学键众多，内旋转使其具有大量不同卷曲程度的构象状态，因而有良好的柔顺性。
影响因素有主链结构、侧链基结构、侧基极性的强弱、链的长短、分子间作用力、分子链规整度、分子量大小、支化、交联。
什么是液晶？液晶具有什么性质？聚合物都可以形成液晶吗？答：液晶是某些物质在熔融态或在溶液状态下所形成的有序流体的总称。
液晶具有高弹性、粘滞性、流变性。
不可以，形成液晶的物质通常具有液晶基元。
什么是聚合物的力学三态？对应的特征温度是什么？聚合物的力学三态有什么特点？交联聚合物有粘流态吗？答：聚合物的力学三态是玻璃态、高弹态和黏流态。
玻璃态和高弹态之间的转变温度称为玻璃化转变温度，高弹态和黏流态之间的转变温度称为黏流温度。
玻璃态链段运动被冻结，形变小，可逆，模量高；高弹态链段运动被激活，形变大，可逆，模量低；黏流态分子整链运动被激活，形变很大且不可逆，模量很小，处于粘性流动状态。
交联聚合物没有粘流态，原因如下：1.高分子流动是通过链段的位移运动来完成的。
2.小分子流动“孔穴”理论液体流动模型：低分子液体中存在着许多与分子尺寸相当的孔穴。
当没有外力存在时，靠分子的热运动，孔穴周围的分子向孔穴跃迁的几率是相等的，孔穴与分子不断交换位置即产生分子扩散运动。
外力存在使分子沿作用力方向跃迁的几率比其他方向大。
分子向前跃迁后，分子原来占有的位置成了新的孔穴，可让后面的分子向前跃迁。
分子在外力方向上的从优跃迁，使分子通过分子间的孔穴相继向某—方向移动，形成液体的宏观流动现象。
当温度升高，分于热运动能量增加，液体中的孔穴也随着增加和膨胀，使流动的阻力减少。
什么是形变～温度曲线？答：在一定的力学负荷下，高分子材料的形变量与温度的关系成为高聚物的温度-形变曲线。
高分子物理_电性能.
5、电压(voltage)
对于同一种高聚物，当外加电场的电压增大时，一方面有更多的偶 极按电场的方向取向，使极化程度增大，另一方面流过高聚物的电 导电流随电压升高而增大。两方面都将导致高聚物介电损耗的增加。
6、杂质(impurity)
导电杂质或极性杂质的存在，会增加高聚物的电导电流和极化率， 因而使介电损耗增大。特别是对于非极性高聚物而言，杂质成了引 起介电损耗的主要原因。
ql
偶极矩是一个矢量，其方向规定为从正到负， 单位为德拜，用D表示。 1D=1.0×10-18厘米•静电单位 在国际单位制中，1D=3.33×10-30库仑•米（C•m）
高分子的极性大小也可用其偶极矩来表示。 根据偶极矩的大小，高聚物可分为
类型
非极性高聚物 弱极性高聚物 中等极性高聚物 强极性高聚物
要使高聚物有导电性，应合成大共轭体系平面状高分子，π电子云 在高分子内或分子间交迭，沿共轭双键主链，电子能由一端流到另 一端，因此这类高聚物具有半导电性甚至导电性。
如聚乙炔的电子云在高分子内交迭，由于相对分子质量不高而且共 轭不完善，因而是半导体，经特殊处理可得导体。
另，聚丙烯腈纤维不导电，但如经高温焦化处理后，则能导电，这 就是碳纤维(carbon fiber)。
高聚物的介电损耗角正切（tanδ）通常是小于1的数，大多数 在10-4~10-2范围内。
当高聚物作为电工绝缘材料或电容器材料使用时，不允许有大 量的损耗，否则不但要浪费大量的电能，还会引起材料发热、 老化以至破坏，所以要求材料的tanδ越小越好。但与此相反， 在高聚物的高频干燥、塑料薄膜的高频焊接以及大型高聚物的 高频热处理等情况下，则要求材料的tanδ较大为好。
2、表征
（1）击穿电压(disruptive voltage)
高分子合成材料范文
高分子合成材料范文高分子合成材料是一种由化学合成而成的大分子化合物，通常具有高分子量、高强度和高导电性等特点。
高分子合成材料广泛应用于各个领域，如塑料、橡胶、纤维、涂料、胶黏剂等。
在本篇文章中，将会探讨高分子合成材料的特点、分类以及应用领域。
1.高分子量：高分子合成材料的分子量通常在10^4-10^6之间，因此具有较高的物理强度和化学稳定性。
2.可塑性：高分子合成材料具有较好的塑性，可以通过热加工、注塑等方法加工成不同形状的制品。
3.耐磨性：高分子合成材料通常具有较好的耐磨性能，可以用于制造耐磨部件，如轮胎、刷子等。
4.耐化学性：高分子合成材料通常具有较好的耐化学性，不易受到化学药品的侵蚀。
1.聚合物：聚合物是一种由同种或不同种化学单体通过聚合反应合成的高分子化合物，可以进一步分为塑料和橡胶。
塑料是一种具有可塑性的高分子合成材料，可以根据聚合单体的不同特性，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等分类。
橡胶是一种具有高弹性的高分子合成材料，可以根据其硬度和化学结构的不同，如天然橡胶、丁苯橡胶等。
2.高分子复合材料：高分子复合材料由高分子基质和增强材料组成，可以提高材料的力学性能。
常见的高分子复合材料包括聚合物基复合材料、纳米复合材料和纤维增强复合材料等。
3.高分子溶液：高分子溶液是指高分子化合物在溶剂中形成的溶液。
通过调整高分子溶液的浓度、溶剂的种类和温度等条件，可以使其具有不同的性质和应用前景。
1.医疗领域：高分子合成材料被广泛用于医疗器械的制造，如医用塑料制品、人工骨骼和人工器官等。
此外，高分子合成材料还被用于制造药物缓释系统和生物医学材料。
2.电子领域：高分子合成材料被广泛应用于电子器件的制造，如电子电缆、绝缘材料和电子芯片等。
3.环保领域：高分子合成材料被广泛应用于环保材料的研发和生产，如可降解塑料和水处理材料等。
4.能源领域：高分子合成材料被应用于太阳能电池板、燃料电池和锂离子电池等能源领域。
总之，高分子合成材料具有高分子量、可塑性、耐磨性和耐化学性等特点，广泛应用于医疗、电子、环保和能源等领域。
高分子基本知识
高分子概述高分子的分子量从几千到几十万甚至几百万，所含原子数目一般在几万以上，而且这些原子是通过共价键连接起来的。
高分子化合物由于分子量很大，分子间作用力的情况与小分子大不相同，从而具有特有的高强度、高韧性、高弹性等。
高分子化合物中的原子连接成很长的线状分子时，叫线型高分子(如聚乙烯的分子)。
这种高分子在加热时可以熔融，在适当的溶剂中可以溶解。
高分子化合物中的原子连接成线状但带有较长分支时，也可以在加热时熔融，在适当溶剂中溶解。
如果高分子化合物中的原子连接成网状时，这种高分子由于一般都不是平面结构而是立体结构，所以也叫体型高分子。
体型高分子加热时不能熔融，只能变软；不能在任何溶剂中溶解，只能在某些溶剂中溶胀。
高分子化合物在自然界中大量存在，这种高分子叫天然高分子。
在生物界中，构成生物体的蛋白质，纤维素；携带生物遗传信息的核酸；食物中的淀粉，衣服原料的棉、毛、丝、麻以及木材、橡胶等等，都是天然高分子。
非生物界中，如长石、石英、金刚石等，都是无机高分子。
天然高分子可以通过化学加工成天然高分子的衍生物，从而改变其加工性能和使用性能。
例如，硝酸纤维素、硫化橡胶等。
完全由人工方法合成的高分子，在高分子科学中占有重要的地位。
这种高分子是由一种或几种小分子作原料，通过加聚反应或缩聚反应生成的，故也叫聚合物。
用做原料的小分子称为单体，如由乙烯(单体)经加聚反应得聚乙烯(聚合物)；由乙二醇(单体)和对苯二甲酸(单体)经缩聚反应生成聚对苯二甲酸乙二酯(聚合物)。
特点（Macro Molecular Compound）：所谓高分子化合物，系指那些由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子量在一万以上的化合物。
定义由千百个原子彼此以共价键结合形成相对分子质量特别大、具有重复结构单元的有机化合物。
是由一类相对分子质量很高的分子聚集而成的化合物，也称为高分子、大分子等。
一般把相对分子质量高于10000的分子称为高分子。
高分子名词解释
高分子：也叫聚合物分子或大分子，其分子结构由许多重复单元通过共价键有规律地连接而成的，一般具有高的分子量，其中的重复单元是由相应的小分子（实际上的或假想的）衍生而来。
聚合反应：由小分子生成高分子的反应过程。
单体：能够进行聚合反应，并在聚合反应后构成所得高分子的基本结构组成单元的小分子。
重复结构单元：重复组成高分子分子结构的最小的结构单元。
单体单元：聚合物分子结构中由单个单体分子衍生而来的最大的结构单元。
聚合度：单个聚合物分子所含单体单元的数目。
逐步聚合反应：在聚合反应过程中，聚合物分子是由体系中的单体分子以及所有聚合度不同的中间产物分子之间通过缩合或加成反应生成的，聚合反应可在单体分子以及任何中间产物分子之间进行。
链式聚合反应：在聚合反应过程中，单体分子之间不能发生聚合反应，聚合反应只能发生在单体分子和聚合反应活性中心之间，单体和聚合反应活性中心反应后生成聚合度增大了的新的活性中心，如此反复，生成聚合物分子。
碳链高分子：主链（链原子）完全由C原子组成。
杂链高分子：链原子除C外，还含O,N,S等杂原子。
元素有机高分子：链原子由Si,B,Al,O,N,S,P等杂原子组成，不含C原子。
聚集态：聚合物的聚集态结构也称超分子结构，是指聚合物内分子链的排列与堆砌结构。
柔顺性：聚合物分子链能够通过内旋转作用改变其构象的性能称为聚合物分子链的柔顺性。
单体功能度f：单体分子所含的参与聚合反应的功能基或反应点的数目。
反应程度：反应时间t时，已反应的A或B功能基的分数，即：p = 已反应的A(或B)功能基数/起始的A（或B）功能基数。
凝胶化现象：在交联型逐步聚合反应中，随着聚合反应的进行，体系粘度突然增大，失去流动性，反应及搅拌所产生的气泡无法从体系逸出，可看到凝胶或不溶性聚合物的明显生成。
凝胶点p c：出现凝胶化现象时的反应程度。
无规预聚物：未反应功能基在分子链上无规分布。
确定结构预聚物：具有特定的活性端基或侧基，功能基的种类与数量可通过设计来合成。
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(1) 高分子化合物：由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子质量在1万以上的化合物。
(2) 重复结构单元：将大分子链上化学组成和结构可重复的最小单位称为重复结构单元(在高分子物理里也称为链节)。
(3) 结构单元：由1个单体分子通过聚合反应而进入聚合物重复单元的那一部分叫结构单元。
(4) 平均相对分子质量：高分子化合物中同系物相对分子质量的统计平均值。
(5) 平均聚合度：所有大分子链上所含重复结构单元数量的统计平均值。
(6) 多分散性和分散指数：
多分散性是指聚合物材料中所含大分子同系物的相对分子质量不相等的这一特性。
分散指数是指重均相对分子质量与数均相对分子质量的比值。
(1) 高分子化合物的基本特征有哪些?
答: 相对分子质量大、化学组成单一、结构有规、具有平均相对分子质量及多分散性、物性不同于低分子同系物。
4. 计算题
(1) 己二酸与己二胺进行缩聚反应的平衡常数是432，设单体为等物质的量配比，若期望得到聚合度为200的聚合物，体系中的水必须控制在多少？
解：如果按照封闭体系的聚合度公式，产物聚合度将不足20 因此必须采用开放体系合成
n w = K/X n 2 =432/40000 = 0.0108
即控制水分的摩尔分数不超过10.8%
（2）如果期望尼龙-66的相对分子质量达到15000，试计算两种单体的配料比。
如果单体是等物质的量配比并改用加入苯甲酸的办法控制相对分子质量达到相同值，试计算苯甲酸的加入量。
设反应程度均为为99.5%。
解：尼龙66结构单元的平均相对分子质量＝(116＋114)/2＝113
X n K + 1√=(2-5b)
X n K n w = (2 - 6)
√
产物的聚合度＝132.7
设反应程度为1，则可用式2-12
即得γ＝（X n -1)/（X n +1) = 131.7/133.7 =0.985
即两种单体的摩尔配料比必须控制在0.985
(3) 如果期望涤纶树脂的相对分子质量达到20000，试计算反应器内乙二醇的蒸汽压必须控制在什么数值？已知该反应的平衡常数为4.9，乙二醇在该反应温度的饱和蒸汽压为7600Pa 。
提示注意：该聚合反应的单体不是对苯二甲酸和乙二醇，而是对苯二甲酸双β羟乙酯。
解：涤纶结构单元的平均相对分子质量＝(132＋60)/2＝96 产物的聚合度＝208.3
设反应程度为1，则可用式2-6
即得乙二醇的摩尔分数
n w ＝K/ X n 2 = 4.9/208.3×208.3 = 0.0113%
即乙二醇必须控制在0.0113% , 或0.086 mm Hg 柱压力之下
(4) 等物质的量的二元酸和二元醇在密闭反应器中进行缩聚反应，设在该反应温度条件下的平衡常数为9，试计算达到平衡时的反应程度和聚合度。
X n 11+γγN b + N a N b N a ==_=1 / Q (2-12)
X n K n w = (2 - 6)
√
解：在封闭体系中
p =3/4 = 0.75
X n = 3+1 = 4
（5）根据Flory 分布函数分别计算反应程度为0.5，0.90和1时线型缩聚物中单体和二聚体的理论含量。
解：p=0.5时，单体
N n / N 0 ＝ p (1-1) (1–p )2 ＝ 0.52 ＝ 0.25
二聚体
N n / N 0 ＝ p (2-1) (1–p )2 ＝0.5×0.52 ＝ 0.125
p = 0.9时，单体
N n / N 0 ＝ p (1-1) (1–p )2 ＝0.12 ＝ 0.01
二聚体
N n / N 0 ＝ p (2-1) (1–p )2 ＝0.9×0.12 ＝ 0.009
p=1时，单体＝二聚体＝ 0
（6）分别用两种方法计算下面3种体型缩聚反应配方的凝胶点，注意分别比较两种计算结果的数值大小。
邻苯二甲酸酐 甘油 乙二醇
3.0 mol 2.0 mol 0
1.5 mol 0.98 mol 0
1.50 mol 0.99 mol 0.002 mol p √K √K + 1= (2 - 5a)X n K + 1=(2-5b)
解：配方1，2单体为等摩尔配比
平均官能度＝(3×2＋2×3)/(2+3)＝2.40, p c = 2/f = 0.833
配方2，2单体为不等摩尔配比
平均官能度＝(3×0.98×2)/2.48＝2.37, p c = 2/f = 0.844
配方3，3单体为不等摩尔配比
平均官能度＝[(3×0.99+2×0.002)×2]/2.492＝2.387, p c = 2/f = 0.838.
15大题求动力学链长和聚合度．（第1版 13.）
解：υ＝ 单体消耗速率/自由基产生（或消失）速率
＝ v p / v i
＝ 1.5/4.0×10e4
＝ 3750
苯乙烯属于双基终止,。
先计算溶剂苯的浓度：
1mol 苯乙烯体积＝104/0.887=117.2ml
溶剂苯的体积＝882.8ml
摩尔浓度＝0.882.7×0.839/78 = 9.50mol/L
＝ 1/2×3750+0.00008+0.00032×0.01+0.0000023×9.50
＝ 0.0002384
X n = 4195
== + C M + C I [I ]/ [M] + C S [S]/ [M] (3-11-b)_X n 12υ
1
3．试解释下列高分子概念
定义为聚合反应的极限温度或临界(1) 聚合极限温度: 将S
T
∆
H∆
=/
C
上限温度。
在此温度下进行的聚合反应无热力学障碍；高于此温度聚合物将自动降解或分解。
(2) 动力学链长: 指活性中心(自由基)自产生到消失所消耗的单体数目。
(3) 链转移常数: 链转移反应速率常数与链增长速率常的比值.。