第2章高分子结构-1详解
高分子物理名词解释
第二章名词解释1.凝聚态：根据物质的分子运动在宏观力学性能上的表现来区分为固体、液体、气体。
2.单分子链凝聚态：大分子特有现象，高分子最小单位。
3.内聚能：1mol凝聚体汽化时需要的能量，△E = CE =△HV-RT(△HV——摩尔蒸发热，RT——汽化时做膨胀功)4.晶胞：晶体结构中具有周期性排列的最小单位。
5.晶系：晶体按其几何形态的对称程度。
ler指数：是一种特殊的，以结晶学单胞三条棱为坐标系时确定的指数。
7.单晶：晶体的整体在三维方向上由同一空间格子组成。
8.球晶：浓溶液中析出或熔体中析出，在不存在应力的条件下，形成圆球形的晶体。
9.片晶厚度：结晶聚合物的长周期与结晶度的乘积。
10.结晶度：试样中结晶部分所占的质量分数或体积分数。
11.高分子链的缠结：高分子链之间形成物理交联点，构成网络结构,使分子链的运动受到周围分子的羁绊和限制。
12.聚合物液晶：一些物质的结晶结构受热熔融或被溶剂溶解后，表观上失去了固体物质的刚性，具有流动性，结构上仍保持有序结构，表现各向异性，成为固体-液体过渡状态。
13.溶致液晶：一种包含溶剂化合物在内的两种或多种化合物形成的液晶。
14.热致液晶：加热液晶物质时，形成的各向异性熔体。
15.液晶晶型：向列相（N相）:完全没有平移有序手征性液晶（胆甾相，手征性近晶相）层状液晶（近晶A，近晶C ）一维平移有序盘状液晶相（向列相ND）16.取向：在某种外力作用下，分子链或其他结构单元沿着外力作用方向择优排列的结构取向度：f=1/2（3cos2θ-1）（θ：分子链主轴与取向方向之间的夹角，称为取向角）17.双折射：一条入射光线产生两条折射光线的现象。
18.相容性：共混物各组分彼此相互容纳，形成宏观均匀材料的能力。
19.多组分聚合物：多组分聚合物又称高分子合金，指该体系中存在两种或两种以上不同的聚合物组分，不论组分之间是否以化学键相互连接。
20.自组装：基本结构单元(分子，纳米材料，微米或更大尺度的物质）自发形成有序结构的一种技术。
高分子物理( 复旦大学) chapter1-2 导言与高分子的大小和形状
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3
Polymers Related to Information Technology
➢ LCD after using polymer optical compensation films:
➢ Polymer light emitting diodes:
Color degradation and narrow viewing angle without negative compensation films
1997, G. R. Strobl) Introduction to Polymer Physics (Oxford,1995, M. Doi) Polymer Physics (Cambridge, 2003, Rubinstein) Principles of Polymer Chemistry (Flory) ……
为高分子材料的分子、结构设计和性能 设计提供理论基础
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8
(2) 重要性-a.著名公司的材料研发流程
市场调研
高分子物理-设计-理论分析
结构性能表征
高分子化学-合成, 改性
高分子产品
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(2) 重要性-b.从印第安人穿的靴子谈起
O2
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乳液
固体
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1839年Goodyear的硫化技术
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硫化橡胶
you imagine?
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AFM of branched Polymers
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2.1.2 构型(Configurations)
Arrangements fixed by the chemical bonding in the molecule, such as cis (顺式) and trans (反式), isotactic (等规) and syndiotactic (间规) isomers. The configuration of a polymer cannot be altered unless chemical bonds are broken and reformed.
何曼君第三版高分子物理1-4章
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• 对于长度为L的直线分子，由定义，其均方末端距为L。
• 思考： 对于环状分子，其值为多少？ 如果分子形成一个直径为D的圆，则均方末端距是多少？ 均方回转半径是多少
6
线型大分子链
一般高分子是线型的。它是由含二官能团的反应物反应的，如前所述的 聚苯乙烯和聚酯，分子长链可以卷曲成团，也可以伸展成直线，这取决 于分子本身的柔顺性及外部条件。 性能：在受热或受力情况下分子间可以互相移动（流动），因此线型高 分子可在适当溶剂中溶解，加热时可熔融，易于加工成型。
支链形高分子
• 顺式聚丁二烯在常温下是一种橡胶，而不是硬性塑料，两者是不相容的，因 此SBS具有两相结构：聚丁二烯（PB）易形成连续的橡胶相，PS易形成微 区分散区树脂中，它对PB起着交联的作用，PS是热型性的（thermoplastic ），在高温下能流动，SBS是一种可用注塑方法进行加工而不需要硫化的橡 胶，又称为热塑性弹性体（牛筋底），这是橡胶工业上一个重大进步。
• 这种由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同 形态称为构象（conformation）
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H
C H 或
H C
H
H
H
H H
C
H
H
或
H C
H
迭同式（顺式） 构象最不稳定
Байду номын сангаас
交叉式（反式） 构象最稳定
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高分子链的内旋转及柔顺性的本质
第3次课 2-1金属材料组织与结构2-2高分子材料的结构与性能
2．实际金属的晶体缺陷
由于结晶条件、压力加下、原子热运动等原因，在实际晶体巾还存在着大量的缺陷。这些缺陷对金属的性能将发生显著的影响。我们把实际金属中原子排列的不完整性称为晶体缺陷。晶体缺陷按其几何形态可以分为点缺陷、线缺陷和面缺陷三种。
高分子材料有许多金属材料所不具备的优点，近几十年来，高分子材料不仅在品种上，而且在数量上都有突飞猛进的发展。现在，高分子材料不但在人们日常生活、国民经济各行业中得到广泛应用，而且在人造血管、人造皮肤及大容量、高速度信息传播等高新技术领域也正发挥着越来越大的作用。
和金属材料一样，要想学习高分子材料的性能，我们首先必须了解它们的内部结构。
课题序号
.3.
授课日期
2010年月日
授课班级
Z0924
授课形式
讲授
授课时数
2
授课章节
名称
-2-1金属材料组织与结构2-2高分子材料的结构与性能-
教学目标
1、了解金属材料的组织结构与作用；
2、了解高分子材料组织与性能；
教学重点
金属材料的组织结构与作用
教学难点
高分子材料的组织
教具学具
挂图三张
课后作业
P47 1、2、3、4、10、13
（2）形态
大分子链呈现不同的几何形状。主要有线型、支化型和体型三类，
（3）空间构型
大分子链空间构型是指大分子链原子或原子团在空间的排列方式，即链结构。
2．大分子链的构象及柔性
聚合物大分子链也在不停地运动，这种运动是由单键内旋转引起的。这种由于单键内旋转所产生的大分子链的空间形象称为大分子链的构象。
高分子物理名词解释1
一、概念与名词第一章高分子链的结构高聚物的结构指组成高分子的不同尺度的结构单元在空间相对排列，包括高分子的链结构和聚集态结构。
高分子链结构表明一个高分子链中原子或基团的几何排列情况。
聚集态结构指高分子整体的内部结构，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。
近程结构指单个大分子内一个或几个结构单元的化学结构和立体化学结构。
远程结构指单个高分子的大小和在空间所存在的各种形状称为远程结构化学结构除非通过化学键的断裂和生成新的化学键才能改变的分子结构为化学结构。
物理结构而一个分子或其基团对另一个分子的相互作用构型分子中各原子在空间的相对位置和排列叫做构型，这种化学结构不经过键的破坏或生成是不能改变的。
旋光异构结构单元-CH2--C*HR-型的高分子，由于每一个结构单元含有一个C*，因此，它们在高分子链中有三中键接方式，即全同、间同、无规立构，此即为旋光异构。
全同立构结构单元-CH2--C*HR-型的高分子，由于每一个结构单元含有一个C*，因此，它们在高分子链中有三种键接方式，若高分子链中C*的异构体是相同的，此即为全同立构。
间同立构结构单元-CH2--C*HR-型的高分子，由于每一个结构单元含有一个C*，因此，它们在高分子链中有三种键接方式，若高分子链中C*的两种异构体是交替出现的，此即为间同立构。
无规立构结构单元-CH2--C*HR-型的高分子，由于每一个结构单元含有一个C*，因此，它们在高分子链中有三种键接方式，若高分子链中C*的两种异构体是无规则出现的，此即为无规立构。
有规立构全同和间同立构高分子统称为有规立构。
等规度全同立构高分子或全同立构高分子和间同立构高分子在高聚物中的百分含量。
几何异构当主链上存在双键时，而组成双键的两个碳原子同时被两个不同的原子或基团取代时，即可形成顺反异构，此即为几何异构。
顺反异构当主链上存在双键时，而组成双键的两个碳原子同时被两个不同的原子或基团取代时，即可形成顺反异构，此即为几何异构。
稳定与降解(第二章)1(四川大学,高分子材料),
依此类推，不饱和结构对α氢原子的反应 性有明显的活化效应。 其它不饱和官能团如羰基、腈基也有此现 象。
（2）支化结构
引发
增长
终止
① 当氧浓度达到空气中的浓度或更高时，R· 和 氧的结合速率非常快，[R· ＜＜[ROO· ] ]. 因此，ROO· 的双基耦合终止占绝对优势。 引发速率等于中止速率（到达稳态）时，可 得稳态时ROO· 的浓度。
氧化速率v : 仅取决于链增长的第一个反应。
OX
可见: 氧浓度大于或等于空气中的氧浓度时，氧化
实际发生的聚合物热降解介于该两种 类型之间。
3. 主链不断裂的小分子消除反应
由侧基的消除引起聚合物的降解； 最后才引起主链断裂和全面降解。
【例】PVC的热降解
特点：可以从分子链任何部位无规消除
热降解
热降解的类型
解聚反应 （拉链降解） 无规断链反应 低分子量聚合物 聚合物相对分子 量迅速下降，而聚 合物质量基本不变 产生大量的低分 子挥发，聚合物质 量则迅速损失 主链不断裂的小分子 消除反应 形成小分子， 但不是单体 侧基的消除
反应速率与氧浓度无关；
② 氧浓度很低时，[R· ]>>[ROO· ],氧化反应速 率决定于R· 与氧的反应速率。 终止反应中R· 的双基耦合终止占绝对优势， 稳态时：
氧化速率可表示为：
可见: 氧浓度很低时，氧化反应速率与氧浓度有关；
2. 影响热氧降解的因素：
聚合物的热氧稳定性主要受聚合物结构因 素（内因）的影响。 （1）聚合物的饱和程度
高分子化学第3讲 第二章 逐步聚合反应(1)
酯化反应 酰胺化反应 生成醚 生成酸酐
_ CH3CH2 OH + H OCH2CH3
CH3CO OH +
_ H OOCCH3
CH3COOOCCH3 + H2O
特点：两个单官能团化合物之间进行的缩合反应在生成一个 简单的双分子缩合产物后，反应即停止进行。
2. 缩聚反应
◆ 3、4、8、9、10、11以及13以上的环环张力均较大，环状化 合物的稳定性较低，不容易环化，可忽略其环化倾向。 ◆ 7、12元环的张力中等，只要聚合反应条件控制合理，则环 化倾向并不显著。 ◆ 5、6元环的张力最小，最稳定，最容易环化。 ② 凡是能够生成五、六元环的双官能团单体，其环化反应占主 导地位，无法进行线型聚合！特别注意：四、五个碳原子的羟基酸 和氨基酸具有强烈的环化倾向而不能聚合，它们是缩聚反应单体的 所谓“禁忌式”。例如： 4-羟基丁酸 HO(CH2) 3COOH 5-羟基戊酸 HO(CH2) 4COOH 4-氨基丁酸 H2N(CH2) 3COOH 5-氨基戊酸 H2N(CH2) 4COOH
2.1 缩合反应与缩聚反应
1. 缩合反应
第 三 讲
有机分子两个官能团之间缩掉小分子而进行的化合反应称为 缩合反应。例如：单官能团分子之间进行的缩合反应:
O _ CH3C OH + H OCH2CH3
O CH3C OH + H NHCH2CH3
O CH3C OCH2CH3 + H2O
O CH3C NHCH2CH3 + H2O
11 7.6
7.6
13 7.5
7.5
15 7.7 0.67
上述结果表明，当分子链长增加到一定程度时，不同链上的相同官能团 都具有同样的活性。即大分子上相同官能团的反应活性与分子链长无关。
第2章-1-性能表征详解
2）比强度高
高分子复合材料的比强度比钢铁等金属大1～2个数量级， 用来制造卫星和火箭，可使其发射质量大大减轻。 3）耐腐蚀性好 对酸、碱等化学药品具有良好的抵抗能力。 4）电绝缘性高 超过玻璃和陶瓷。 5）减振消音性
摩擦系数低，自润滑性好，阻尼性突出。
6）加工性能好 加工成型可在几分钟内完成。
塑料在航空和宇航工业中的应用
1950s，出现聚甲醛POM、聚碳酸酯PC等工程塑料； 1960s，聚砜PSU、聚苯醚PPO、聚酰亚胺PI等实现工业化生产。
1970s～1990s，高分子工业更加成熟
新方法、新品种、新结构、新性能不断涌现，包括茂金 属引发剂、活性自由基聚合、基团转移聚合、超临界聚合等。 合成了系列芳杂环聚合物、液晶高分子、梯形聚合物。
塑料的分类 按来源
合成树脂：人工合成的高分子聚合物，如聚乙烯、聚丙烯、 聚苯乙烯等。 天然树脂：纤维素、松香、沥青等 按受热行为和是否具备反复成型加工性
热塑性塑料：受热熔融、可进行各种成型加工，冷却时硬 化，再受热又可熔融、加工，具有多次重复加工性。
热固性塑料：受热熔化成型的同时发生固化发应，形成立 体网状结构，再受热不熔融，在溶剂中也不溶解，过度受热 发生分解破坏，不具有重复加工性。
品一定柔韧性的物质。
固化剂：交联剂，使热固性树脂在成型过程中由线型结构转
变为体型结构的物质。 稳定剂：包括光稳定剂、热稳定剂、抗氧剂，用来防老化， 延长寿命。 润滑剂：防止塑料在加工过程中粘在模具和设备上而加入的
物质。
发泡剂：使高分子材料形成微孔结构的物质。 着色剂：赋予制品多种色彩。 阻燃剂：防止塑料制品燃烧或使其离火自熄。 抗静电剂：防止塑料加工和使用过程中的静电危害。
按使用范围和用途分类：