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
h
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
S
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：
高分子物理-1-4章-要点总结
第一章 高分子的链结构1.1 高分子结构的特点和内容高聚物结构的特点:1. 是由多价原子彼此以主价键结合而成的长链状分子，相对分子质量大，相对分子质量往往存着分布。
2. 一般高分子主链都有一定的内旋转自由度，可以使主链弯曲而具有柔性。
3.晶态有序性较差，但非晶态却具有一定的有序性。
4.要使高聚物加工成有用的材料，往往需要在其中加入填料，各种助剂，色料等.。
5. 凝聚态结构的复杂性: 结构单元间的相互作用对其聚集态结构和物理性能有着十分重要的影响。
1.2 高分子的近程结构(,)(,)⎧⎧⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎧⎨⎨⎪⎪⎩⎩⎪⎪⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎩结构单元的化学组成结构单元键接方式结构单元空间立构近程结构支化高分子链结构交联结构单元键接序列高聚物结构高分子链尺寸分子量均方半径和均方末端距远程结构高分子链的形态构象柔性与刚性非晶态结构晶态结构高分子聚集态结构液晶结构取向结构多相结构 链结构:指单个分子的结构和形态.链段:指由高分子链中划出来的可以任意取向的最小链单元.近程结构:指链结构单元的化学组成，键接方式，空间方式，空间立构，支化和交联，序列结构等问题.共聚物:由两种以上单体所组成的聚合物.有规立构聚合物:指其化学结构单元至少含有一个带有两个不同取代原子或基团的主链碳原子，并且沿整个分子链环绕这种碳原子是有规律的.全同立构:高分子全部由一种旋光异构单元键接而成.间同立构:由两种旋光异构单元交替键接.无规立构:两种旋光异构单元完全无规则键接时.等规度:高聚物中含有全同立构和间同立构的总的百分数.临界聚合度:聚合物的分子量或聚合度一定要达到某一数值后，才能显示出适用的机械强度，这一数值称为~.键接结构:是指结构单元在高分子链中的连接方式.支化度:以支化点密度或相邻支化点之间的链的平均分子量来表示运货的程度.交联结构:高分子链之间通过支链联结成一个三维空间网型大分子时即成为交联结构. 交联度:通常用相邻两个交联点之间的链的平均分子量Mc 来表示.交联点密度:为交联的结构单元占总结构单元的分数，即每一结构单元的交联几率.1.3 高分子的远程结构构造: 是指链中原子的种类和排列，取代基和端基的种类，单体单元的排列顺序，支链的类型和长度等.构象:由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态称为~构型: 是指某一原子的取代基在空间的排列.遥爪高分子：是端基具有特定反应性技的聚合物.聚集态结构:是指高分子材料整体的内部结构，包括晶态结构，非晶态结构，取向态结构，液晶态结构以及织态结构.无规线团:不规则地蜷曲的高分子链的构象称为~.自由联结链:假定分子是由足够多的不占体积的化学键自由结合而成，内旋转时没有键角限制和位垒障碍，其中生个键在任何方向取向的几率都相等.自由旋转链:假定分子链中每一个键都可以在键角所允许的方向自由转动，不考虑空间位阻对转动的影响.末端距:指线型高分子链的一端至另一端的直线距离，用h 表示.均方末端距:求平均末端距或末端距的平方的平增色值.22h nl =(n 为键数)自由结合链:假定分子是由不占有体积的化学键自由结合而成，内旋转时没有键角限制和位垒障碍，其中每个键在任何方向取向的几率都相等.自由旋转链:假定分子链中每一个键都可以在键角所允许的方向自由转动，不考虑空间位阻对转动的影响.均方旋转半径:假定高分子链中包含许多个链单元，每个链单元的质量都是m ，设从高分子链的重心到第i 个链单元的距离为S i ，它是一个向量，则全部链单元的S i 2的重量均方根就是链的旋转半径S ，其平均值为:2222006/i i i i ih S S m S m =→∑∑远程相互作用:指沿柔性链相距较远的原子或原子基团由于主链单键的内旋转而接近到小于范德华半径距离时所产生的推斥力.体积效应:实际链段总是有一定体积的，任何两个链段不可能同时占有同一空间.持久长度a :无限长链的末端距在链初始(即第一键)方向上的平均投影.其值越大，链的刚性越强.蠕虫状链模型:把模型链分成很小的单元，以使链上任何一点的取向相对相邻的点几乎呈连续变化，链轮廓上任一点的曲率方向假定是无规的，这样的模型链就好似一条弯曲的蠕虫.1.4 高分子链的柔顺性柔顺性：高分子链能够改变其构象的性质称为~.高分子链的柔顺性主要取决于以下因素：1. 主链中含有共轭双键、芳杂环结构的高分子链的柔顺性较差.2. 侧基的极性越强，相互间的作用力越大，其~越差.侧基体积越大，空间位阻越大，对链的内旋转愈不利，使链的刚性增加.3. 分子链越长，~越大.平衡态柔性:又称热力学柔性)指在热力学平衡条件下的柔性.动态柔性:指在外界条件的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.第二章 高分子的聚集态结构2.1 高聚物的非晶态内聚能:定义为克服分子间的作用力，把一摩尔液体或固体分子移到其分子间的引力范围这外所需要的能量.V E H RT ∆=∆-内聚能密度(CED):是单位体积的内聚能. 内聚能密度小290兆焦/米3的高聚物，都是非极性高聚物，由于它们的分子链上不含有极性基团，分子间力主要是色散力，分子间相互作用较弱，加上分子链的柔顺性较好，使这些高聚物材料易于变形，富有弹性，可用作橡胶。
高分子化学第一、二章名词解释
高分子化学名词解释高分子化合物（High 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。
单体（Monomer）：合成聚合物所用的-低分子的原料。
如聚氯乙烯的单体为氯乙烯。
重复单元（Repeating Unit）：在聚合物的大分子链上重复出现的、组成相同的最小基本单元。
如聚氯乙烯的重复单元为。
单体单元（Monomer Unit）：结构单元与原料相比，除了电子结构变化外，其原子种类和各种原子的个数完全相同，这种结构单元又称为单体单元。
结构单元（Structural Unit）：单体在大分子链中形成的单元。
聚氯乙烯的结构单元为。
聚合度（DP、X n）(Degree of Polymerization) ：衡量聚合物分子大小的指标。
以重复单元数为基准，即聚合物大分子链上所含重复单元数目的平均值，以DP表示；以结构单元数为基准，即聚合物大分子链上所含结构单元数目的平均值，以X n表示。
聚合物是由一组不同聚合度和不同结构形态的同系物的混合物所组成，因此聚合度是一统计平均值。
聚合物分子量（Molecular Weight of Polymer）：重复单元的分子量与重复单元数的乘积；或结构单元数与结构单元分子量的乘积。
分子量分布（Molecular Weight Distribution, MWD ）：由于高聚物一般由不同分子量的同系物组成的混合物，因此它的分子量具有一定的分布，分子量分布一般有分布指数和分子量分布曲线两种表示方法。
多分散性（Polydispersity）：聚合物通常由一系列相对分子量不同的大分子同系物组成的混合物，用以表达聚合物的相对分子量大小并不相等的专业术语叫多分散性。
分布指数(Distribution Index) ：重均分子量与数均分子量的比值。
即。
用来表征分子量分布的宽度或多分散性。
连锁聚合（Chain Polymerization）：活性中心引发单体，迅速连锁增长的聚合。