高分子物理与化学 (2)
高分子材料物理化学实验复习
一、热塑性高聚物熔融指数的测定熔融指数 (Melt Index 缩写为MI) 是在规定的温度、压力下，10min 内高聚物熔体通过规定尺寸毛细管的重量值，其单位为g 。
min)10/(600g tW MI ⨯=影响高聚物熔体流动性的因素有内因和外因两个方面。
内因主要指分子链的结构、分子量及其分布等；外因则主要指温度、压力、毛细管的内径与长度为了使MI 值能相对地反映高聚物的分子量及分子结构等物理性质，必须将外界条件相对固定。
在本实验中，按照标准试验条件，对于不同的高聚物须选取不同的测试温度与压力。
因为各种高聚物的粘度对温度与剪切力的依赖关系不同，MI 值只能在同种高聚物间相对比较。
一般说来，熔融指数小，即在12、 34测定取向度的方法有X 射线衍射法、双折射法、二色性法和声速法等。
其中，声速法是通过对声波在纤维中传播速度的测定，来计算纤维的取向度。
其原理是基于在纤维材料中因大分子链的取向而导致声波传播的各向异性。
几个重要公式：①传播速度C=)/(10)(1063s km t T L L ⨯∆-⨯- 单位：C-km/s ；L-m ；T L -?s ；△t-?s ②模量关系式 2C E ρ= ③声速取向因子 221CC f u a -= ④?t(ms)=2t 20－t 40（解释原因）Cu 值（km/s ）：PET= 1.35，PP=1.45，PAN=2.1，CEL=2.0 （可能出选择题）测定纤维的C u 值一般有两种方法：一种是将聚合物制成基本无取向的薄膜，然后测定其声速值；另一种是反推法，即先通过拉伸试验，绘出某种纤维在不同拉伸倍率下的声速曲线，然后将曲线反推到拉伸倍率为零处，该点的声速值即可看做该纤维的无规取向声速值C u (见图1)。
思考题：1、影响实验数据精确性的关键问题是什么？答：对纤维的拉伸会改变纤维的取向。
所以为保证测试的精确性，每种纤维试样至少取3根以上迸行测定。
2、比较声速法与双折射法，两者各有什么特点？三、光学解偏振法测聚合物的结晶速度（无计算题，最好知道公式。
(完整word版)高分子化学与物理基础
3. 写出下列单体的聚合反应式和单体、聚合物的名称 (1) CH 2=CHF (2) CH 2=CH(CH 3)2 CH3 | (3) CH 2=C | COO CH 3 (4) HO - ( CH 2)5- COOH (5) CH 2CH 2CH 2O |__________|
1
(1)
n CH 2 CH
(3) 主链，侧链，侧基，端基 主链：贯穿于整个高分子的链称为主链。
侧链：主链两侧的链称为侧链。 侧基：主链两侧的基团称为侧基。
端基：主链两端的基团称为端基。
(4) 结构单元，单体单元，重复单元，链节 结构单元：高分子中多次重复的且可以表明合成所用单体种类的化学结构。 重复单元：聚合物中化学组成相同的最小单位，又称为链节。
②
当量系数和过量分数
当量系数：起始两种官能团数之比，记为γ，γ≦
1。
过量分数：过量单体的过量分子数与不过量单体的分子数之比。
③
平衡缩聚和不平衡缩聚
平衡缩聚 :通常指平衡常数小于 103 的缩聚反应。
不平衡缩聚 :通常指平衡常数大于 103 的缩聚反应，或根本不可逆的缩聚反应。
④
均缩聚、混缩聚和共缩聚
H (C H 2 ) 5 C O nOH
w- 羟基己酸
聚 w- 羟基己酸
(5) n CH 2CH 2CH 2O
环氧丙烷
OC H 2 C H 2 C H 2 n 聚环氧丙烷
4. 写出下列聚合物的一般名称、单体、聚合反应式，并指明这些聚合反应属于加聚反应还是缩聚反应，链式聚合还是逐步 聚合？
(1) -[- CH 2- CH-] n-
分布，可用重均相对分子质量与数均相对分子质量的比值表示其分布宽度。
(6) 连锁聚合，逐步聚合，加聚反应，缩聚反应 加聚反应：单体通过相互加成而形成聚合物的反应。
高分子化学试卷2-考研高分子化学与物理试卷与试题
3. 可以进行自由基聚合的单体有（ ）。[2分]-----正确答案(A) A CH2=CH-C6H5 B CH2=C(CH3)2 C CH2=CH-CH3 D CH2=CH-OR
4. 可以进行自由基聚合的单体有（ ）。[2分]-----正确答案(D) A CH2=C(CN)2 B CH2=CHCH2CH3 C CH2=C(CH3)2 D CH2=CH-OCOCH3
7. 只能采用阳离子聚合的单体是（ ）。[2分]-----正确答案(C) A 氯乙烯 B MMA C 异丁烯 D 丙烯腈
8. 在高分子合成中，容易值得有实用价值的嵌段共聚物的是（ ）。[2分]-----正确答案(B) A 配位聚合 B 阴离子活性聚合 C 自由基共聚合 D 阳离子聚合
9. 阳离子聚合的特点可以用以下哪种方式来描述（ ）。.[2分]-----正确答案(B) A 幔引发，快增长，速终止 B 快引发，快增长，易转移，难终止 C 快引发，慢增长，无转移，无终止 D 幔引发，快增长，易转移，难终止
5. 在自由基聚合反应中，聚合物的相对分子质量与单体浓度、引发剂用量成正比。[1分]-----正确答案(错) 对错
6. 用烷基锂做引发剂，可使苯乙烯进行阳离子聚合。[1分]-----正确答案(错) 对错
7. 在离子型聚合中，活性中心与反粒子形成紧密离子对时，聚合速率会提高。[1分]-----正确答案(错) 对错
三 判断题
高分子化学与物理第二章
逐步聚合反应的分类：
逐步聚合反应
缩合聚合 逐步加成 开环聚合 氧化偶合 Diels-Alder加成聚合
✓ 缩聚：
✓聚加成：形式上是加成，机理是逐步的。
聚氨基酸酯，简称聚氨酯
✓开环反应：部分为逐步反应。 ✓氧化偶合：单体与氧气的缩合反应。
✓ Diels-Alder加成聚合：单体含一对共轭双键，如：
2.3.2 线形缩聚机理特征：逐步的、可逆平衡 1、逐步性：以二元酸和二元醇为例：
通式为：
缩聚反应的单体转化率、产物聚 合度与反应时间关系示意图
反应程度p： 参加反应的基团数占起始基团数的分率。 N0：起始的基团数
N：反应到 t 时体系中残留的基团数
以等摩尔的二元酸和二元醇缩聚为例： N0：体系中的羧基数或羟基数，等于二元酸与二元醇的分子总数， 也等于反应时间 t 时的二元酸和二元醇的结构单元总数。 N：反应到 t 时体系中残留的羧基数或羟基数 ，等于聚酯的分子数， 因为一个聚酯分子平均带有一个端羧基和1个端羟基。
1）不可逆的缩聚动力学
在及时脱水的条件下，k4=0；k1、k2、k5都比k3大，聚酯化速率 或羧基消失速率由第三步反应控制。
质子化种的浓度[C+(OH)2]难以测定， 引入平衡常数K’消去
考虑到HA的离解平衡
上式中氢离子[H+]可来自羧酸本身，进行自催化，但因为酯 化反应为慢反应，一般采用外加无机酸催化加速。
1-2官能度体系 例：辛醇与邻苯二甲酸酐（官能度为2）反应形成邻苯 二甲酸二辛酯（DOP）。
二元反应体系中若有一原料的官能度为1，则缩合后只能 得到低分子化合物，称为缩合反应。
2-2官能度体系
2官能度体系 2-2或2官能度体系的单体进行缩聚，形成线形缩聚物。
高分子物理与化学习题答案
高分子物理与化学习题解答――参考答案第一章 绪论1. P16: 名词解释：单体：能够形成聚合物中结构单元的小分子化合物 结构单元：构成高分子链并决定高分子性质的最小原子组合 重复单元：聚合物中组成和结构相同的最小单位，又称为链节。
聚合物：由结构单元通过共价键重复连接而成的大分子聚合度：即高分子链中重复结构单元的重复次数，是衡量聚合物分子大小的指标。
3. P16写出下列单体的聚合反应式,以及单体/聚合物的名称1）.2） 3） 4）5） 6. P17: 写出下列混合物的数均分子量、重均分子量和分子量分布指数（1）组分1：质量分数=0.5，分子量=1 x 104 （2）组分2：质量分数=0.4，分子量=1 x 105 （3）组分3：质量分数=0.1，分子量=1 x 106解：4641085.11011054.0105.01/1⨯=++====∑∑∑∑∑∑Mi WiWi MiWiWi Ni NiMi M n 56541045.1101.0104.0105.0⨯=⨯+⨯+⨯==∑WiMi Mw 1045.15⨯Mw nCH 2CHF2CHF n氟乙烯聚氟乙烯nCH 2C(CH 3)CH 2C(CH 3)2n聚异丁烯异丁烯nHO (CH 2)5H O(CH 2)5COOHn 6-羟基己酸聚己内酯nn CH 2CH 2CH 2O CH 2CH 2CH 2O 1，3-环丙烷聚氧化丙撑n nn H 2N(CH 2)6NH 2HOOC(CH 2)4COOH+2)6NHCO(CH 2)4CO 己二胺己二酸尼龙66第三章自由基聚合习题解答1.P73-74. 判断下列单体能否进行自由基聚合、阳离子聚合、阴离子聚合？并说明理由判断：1,1—二取代易聚合,除大取代基如—C6H5外1,2—二取代,除取代基为F以外都难聚合双键上电荷密度大,不利于自由基进攻—烯丙基单体取代基吸电性太强也不利于自由基聚合,如CH2=C(CN)2,CH2=CH(NO2)4. P74 写出下列常用引发剂的分子式和分解反应式(1) 偶氮二异丁腈【见教材P43】H 3CC CH 3H 3CC CH 3NNC CH 3CH 32N2+(2) 偶氮二异庚腈CH 2C CH 3NNC CH 2CH 3N2+CHHCH 3C CH 3CH 3CH 2C CH 3HC CH 33（3） 过氧化二苯甲酰【见教材P43】（4）异丙苯过氧化氢【见教材P43】（5）过硫酸铵体系【见教材P43】(6) 过硫酸钾－亚硫酸盐体系【见教材P44】（7） 过氧化二苯甲酰-N,N-二甲基苯胺体系【见教材P44】O NH 4H 4NH 4N2C OO C OO2+CO C CH3CH3O OH C CH 3CH 3O HO +S 2O 82- + SO 342- +SO 4-· +SO 3-·N CH 33O C O N CH 3CH 3C O OC O ON CH O CO C O O5. P74 以偶氮异丁腈为例，写出氯乙烯自由基聚合的各基元反应 1.)链引发(2)链增长:CH 2CHCl CHCl ·CH 2CH 3CNC CH 3CHCl ·CH 3C CH 3+CH 2CH 2CHClCHCl CH 3CNC CH 3CH 2n-1CH 2CHCl·CH 2CHCl(3)链终止: 偶合:CH 3CNC CH 3CH 2CHCl CH 3CNC CH 32n 2CHCl CH 3CNC CH 3CH 2n-1CH 2CHCl·歧化CH 3C N CN C ·CH 3CH 3CH 3N CH 3CN C CH 32+N 2CH 2CHCl CHCl·CNCH 3CH 3C ·+CH 2CH 3C CH 32CHCl CH 3CNC CH 3CH 2n-1CH 2CHCl·CHCl CH 2n-1CH 2CH 3CNC CH 3CH 2ClCHCl CH 2n-1CH 3CNC CH 3CH CHCl +13.P74.解： 苯乙烯 d=0.887g/ml本体聚合：[M]=0.887/104=8.53×10-3（mol/ml ）=8.53（mol/l ） [I]=（0.109%×0.887）×103/242≈4×10-3（mol/l ） 苯乙烯以偶合终止为主：n x =2ν=2R p /R i（1）R i =2R p /n x =246010255.024-⨯⨯=2.07×10-8（mol/L.s ）由R i =2k d f[I] f=0.8（2）k d = R i /2f[I]=381048.021007.2--⨯⨯⨯⨯=3.23×10-6（s -1）（3）自由基寿命τ=[ M·]/R t =1/2k t [M·]=k p [M]/ 2 k t R p64p 109.453.882.010255.02][2R --⨯=⨯⨯⨯==M k k t p τ在测定k t 、k p 时，由R p =k p [M][ M·] R i =2k t [M·]2得4282422P 21063.833.81007.2)10255.0(2][2R ---⨯=⨯⨯⨯⨯==M R k k I t Pk p =1.76×102（l//mol.s ） k t =3.59×107（l//mol.s ） 数量级k t > k p >>k d（5）[M·]= 1/2k t τ=1/（2×3.6×10-7×0.82）=1.7×10-8（mol/l ）[M] >>[M·]（6）R t =[M·]/τ=1.7×10-8/0.82=2.1×10-8（mol/L.s ）∴ R p >> R p = R i17.P74 参见教材 P61-63.19. P75概念：本体聚合和添加少量溶剂的溶液聚合等反应往往会出现反应自动加速现象。
高分子化学与物理总结
3.单体单元：（与单体具有相同的化学组成，只是电子结构不同的原子组合。
）4.结构单元：（构成高分子主链，并决定主链结构的最小的原子组合。
）5.重复结构单元：（主链上化学组成相同的最小原子组合，有时简称为重复单元或链节。
）1.体型缩聚：多官能单体参加反应，能形成非线性的多支链产物，支化的大分子有可能进一步交联成体型结构的产物，这种凡能形成体型结构缩聚物的缩聚反应，称为体型缩聚。
2.凝胶现象：体型缩聚反应在聚合过程中一般表现为反应体系的黏度在聚合初期逐渐增大，当反应进行一定程度后，黏度突然急剧增大，体系转变为具有弹性的凝胶状物质，这一现象称为凝胶化或凝胶现象。
3.凝胶点：出现凝胶现象时的反应程度（临界反应程度）称为凝胶点。
17. 转化率：已转化为聚合物的单体量占起始单体量的百分数18. 反应程度：参加反应的官能团数目与起始官能团数目的比值偶合终止：两个大分子自由基相互结合生成一个大分子的终止方式，称为偶合终止。
歧化终止：歧化终止两个大分子自由基相互间反应，生成两个大分子的终止方式，称为歧化终止。
链转移反应：链转移反应是指在聚合过程中，链自由基可能从单体、引发剂、溶剂或大分子上夺取一个原子（大多数为氢原子）而终止，而失去一个原子的分子则成为新的自由基，并能继续进行反应形成新的活性自由基链，使聚合反应继续进行。
引发剂效率：用于引发聚合的引发剂量占引发剂分解总量的百分率。
诱导分解：自由基（包括初级自由基、单体自由基、链自由基）向引发剂分子的链转移反应。
笼蔽效应：引发剂分解产生的初级自由基在与单体反应生成单体自由基之前，发生了副反应而失活这种效应称为笼蔽效应。
诱导效应:有机分子中引入一原子或基团后，使分子中成键电子云密度分布发生变化，从而使化学键发生极化的现象，称为诱导效应6.异构化聚合：阳离子聚合中由于碳正离子的不稳定，异构成更稳定的结构，发生所谓的异构化反应。
若异构化反应比链增长更快，则进行异构化聚合。
高分子化学与物理-第2章-逐步聚合反应
含活泼氢官能团的亲核化合物与含亲电不饱和官能团的亲电 化合物之间的聚合。如：
n O=C=N-R-N=C=O + n HO-R’-OH
( C N R N C O R'O ) n O H H O
聚氨基甲酸酯，简称聚氨酯
6
含活泼氢的官能团：-NH2, -NH, -OH, -SH, -SO2H, -COOH, -SiH等 亲电不饱和官能团：主要为连二双键和三键, 如：-C=C=O， -N=C=O，-N=C=S，-C≡C-，-C≡N等
共缩聚 在均缩聚中加入第二种单体进行的缩聚反应 在混缩聚中加入第三或第四种单体进行的缩聚反应 共缩聚在制备无规和嵌段共聚物方面获得应用: 无规共缩聚可适当降低聚合物的 Tg、Tm 可合成聚氨酯、聚酯型热塑弹性体
11
2.2 缩 聚 反 应
二、 官能度及等活性理论
1、官能度的概念
是指一个单体分子中能够参加反应的官能团的数目。 单体的官能度一般容易判断。 个别单体，反应条件不同，官能度不同，如
在不断排出低分子副产物时符合不可逆条件。 以聚酯化反应为例，聚酯是酸催化反应：
K 值 小， 如聚酯化反应，K 4， 副产物水对分子量影响很大 K值中等，如聚酰胺化反应，K 300～500 水对分子量有所影响 K值很大，在几千以上，如聚碳酸酯、聚砜 可看成不可逆缩聚
对所有缩聚反应来说，逐步特性是共有的， 而可逆平衡的程度可以有很大的差别。
17
2.3 线形缩聚反应
一、线形缩聚的单体
2
逐步聚合反应特征
以二元羧酸与二元醇的聚合反应为例：
。 。 。
。 。 。
3
逐步聚合反应类型
逐步聚合反应具体反应种类很多，概括起来主要有两大类：逐步缩合聚 合（Polycondensation) （简称缩聚反应）和 逐步加成聚合(Polyaddition) (1) 缩聚反应 a. 聚酯反应：二元醇与二元羧酸、二元酯、二元酰氯等之间反应 n HO-R-OH + n HOOC-R’-COOH H-(ORO-OCR’CO)n-OH + (2n-1) H2O
《高分子物理化学》课程教学大纲
《高分子物理化学》课程教学大纲高分子物理化学课程教学大纲1. 课程简介本课程旨在介绍高分子物理化学的基本概念、原理和应用。
通过研究本课程，学生将掌握高分子物理化学的基本理论知识，并能够将其应用于高分子材料的设计、合成和性能调控等方面。
2. 课程目标- 理解高分子物理化学的基本概念和原理。
- 掌握高分子物理化学的实验技术和分析方法。
- 能够分析和解释高分子材料的结构与性能之间的关系。
- 能够应用高分子物理化学知识解决实际问题。
3. 课程大纲3.1 第一部分：高分子物理化学基础- 高分子的基本概念与分类- 高分子的结构与力学性质- 高分子的热力学性质- 高分子的动力学性质3.2 第二部分：高分子物理化学实验- 高分子材料的合成与表征技术- 高分子物性测试与数据分析- 高分子材料的表面与界面性质研究3.3 第三部分：高分子材料的性能调控与应用- 高分子材料的结构调控与功能设计- 高分子材料在能源领域的应用- 高分子材料在生物医学领域的应用- 高分子材料在环境保护领域的应用4. 教学方法- 讲授：通过课堂讲解和示范，向学生讲解高分子物理化学的基本理论和实验操作技巧。
- 实验：组织学生进行高分子物理化学实验，培养学生的实验操作能力和数据分析能力。
- 研讨：组织学生进行小组讨论，分享研究和研究心得，促进交流和合作。
5. 考核方式- 平时成绩：包括课堂参与、作业完成情况和实验操作表现等。
- 期中考试：对学生对课程基本理论知识的掌握程度进行考核。
- 期末论文：要求学生选择一个高分子物理化学相关的课题进行研究和论文撰写。
- 实验报告：要求学生根据实验结果撰写实验报告，并进行数据分析和讨论。
6. 参考教材- 《高分子物理化学导论》- 《高分子物性与测试技术》- 《高分子材料与应用》以上为《高分子物理化学》课程的教学大纲，希望通过本课程的学习能够培养学生对高分子物理化学的兴趣，并为其今后从事相关领域的科研和应用工作打下坚实的基础。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Tg
2.8 2.9 3.1 3.2 1/T×103,K 3.0
一些气 体对P 有机玻 璃的扩 散系数 度的关 系
13
2.3 影响高分子材料透过性的
----聚合物结构
实例：
独立双键：
取代基的影响：
取代基 极性 分子间力 柔性
PE
PVC PAN
－H
－Cl －CN
小
小
大
大
大
小
14
2.3 影响高分子材料透过性的
高分子物理化学
----高分子材料透过性
讲解人：大愚
•1
1.高聚物的透气性
不同的高聚物材料有不同的透气性要求。塑料包装材
料需要较好的密闭性；作为橡胶内胎的高聚物必须具有优 异的不透气性；而作为内衣的纤维材料要求有一定的透气 性和吸水性；用作外衣尤其是冬季服装的要求透气性小。 因此对透气性的要求应需要求而言，有的甚至要求对透气
9
2.1 影响高分子透过性的主要因素----温度
聚合物分子链越长，其构象越多，当温度升高时，由于热 运动，分子链构象变化地越快，聚合物内聚度下降。
认为由于温度上升会使得平行分子链形成的通道变“宽”， 这样渗透质分子的“横向运动”速度增加，同时由于分子链 构象变化的加快，两相邻分子链间的距离加大，也加快了 “纵向运动”速度。温度上升，能用于渗透质分子渗透通过 的聚合物自由体积增大，渗透质分子在聚合物内的扩散速度 加快。 Pg=P g o e-E p/RT ，其中E p为透气活化能。由于E p>0，所以 T↑，P g（渗透系数）↑，透气性↑。
结晶部分是渗透物分子在聚合物内部扩散过程所经途径中的不可穿过 区域，扩散主要发生在无定形部分。
无定形橡胶态聚合物一个流行的统计分子模型是Pace和DatYner的分 子，该模型认为渗透质分子能以“纵向运动”和“横向运动”两种方式 通过聚合物基体。渗透质分子的运动都主要是由渗透质一聚合物系统中
可用的自由体积来决定。
气体 分子 直径 与扩 散系 数的 关系
扩 散10－5 系 数D 10－6 Ne He(D×105) Kr Ar N 2 H2S O2 CO2 3.3 SF 6(D×10 5)
300 天然橡胶 丁腈橡胶18
D× 100 10 12 (m2/ 30 S)
10 3 2.7
丁腈橡胶25
10－7 异丁橡胶 异丁橡胶 He H2 O2 N2 CO2 1.9 2.1 2.3 2.5 2.7 2.9 3.1。 3.3 3.5 气体分子直径（A）
透气的推动力是聚合物薄膜两边气体或液体的压力 差或浓度差。
4
故扩散理论认为聚合物的透气性一方面取决于扩散系数， 另一方面取决于气体在聚合物中的溶解度。 描述扩散理论的是Fick第一定律： Q= -D ·dc/dx · A ·t 式 中 ： Q— 气 体 扩 散 透 过 量 （ cm3 ） ； D— 扩 散 系 数 （cm3/s）；x—薄膜的厚度（cm）；c—扩散分子在聚合物中 的浓度（cm3/cm3 固体）； A—薄膜的面积（cm2 ）；t—扩散 时间（s ） 应用上式的条件为扩散气体浓度较低，扩散系数不依赖 于浓度变化的情况。 局限性：只适用于稳态气体，在实际情况中是 Fick 第二定律。
式中：Pg=D · S为渗透系数
6
1.3 透气性公式 由于气体的透过是上述两个过程共同决定的， 所以代入得到：
q=D · S· (P1-P2)/d=Pg(P1-P2)/d
透过系数P可以表示成：
P =
dC q D At dx
扩 散 气 体 量
稳态扩散速率→
非稳态区 滞后时间 时间
气体扩 散穿过 高聚物 膜时的 时间滞 后曲线
5
令单位时间，单位面积的气体透过量为q， 即：q= -D ·dC/dx，积分 得q ·d=D(C1-C2) 即 q=[D(C1-C2)]/d ，该式适用于扩散进行了一端时间以后 的稳态。 Fick第二定律：实质为非稳态扩散
公式：
据亨利定律：C=SP，S—气体在薄膜中的溶解度参数 则q=D · S· (P1-P2)/d=Pg(P1-P2)/d
性具有选择性，故研究聚合物的透气性在材料的应用科学
中占有一定的地位。
2
1.2 气体及液体透过理论
高分子材料通过扩散和吸收过程，使气体或
液体透过一个表面传递到另一表面渗出、从浓度 高的一侧扩散到浓度低的一侧，这种现象称为渗 透性。
3
低分子气体或液体透过聚合物薄膜分三步进行：气 体或蒸汽在薄膜的一侧表面溶解；在一定浓度下在薄 膜内溶解；最后从浓度低，即压力低的另一侧表面蒸 发。 前两步的速度最慢，因此聚合物透气性能主要 取决于气体在聚合物中的溶解和扩散速度。
11
2.3 影响高分子材料透过性的
1.链结构
----聚合物结构
链柔性：高分子链能够呈现各种卷曲的无规律线性团的状态的特性， 其能够改变其高分子链构像状态。 链刚性：高分子链不能改变其构像的状态。 在高分子透过性的研究中，链柔性越高，链运动增强，气态分子在 一定温度下，自由穿过的体积越多，透过性越好。链刚性越强，链运动 受到限制，气体穿过高分子膜的体积就越少，透过性越弱。 在高分子链中，对链运动相关的因素主要有，主链结构和取代基结构 的影响。 主链结构：主链有单键组成的高分子，链柔性越最高。当有芳环或杂 环结构，环状结构不能发生内旋转，链柔性变差，刚性增强。当主链中 含有孤立双键，电子云形成共轭结构，分子链内旋能力消失，大分子不 具有柔性。
12
2.3 影响高分子材料透过性的
主链取代基极性
----聚合物结构
取代基的极性越大，分子间的相互作用力越大，单键旋转的越困难 ，链柔性变差。 取代基的数量越多，沿分子链排布的距离越小，分子链内旋转越困 难，链柔性变差。 非极性取代基对连柔性的影响主要是通过空间位阻效应体现出来的， 取代基体积越大，空间位阻效应越强，越不利于单键内旋转，连柔性越 差。
15
2.3 影响高分子材料透过性的
----聚合物结构
3.结晶影响
对于链柔性较好的高分子，结晶时链段更容易向结晶表面扩张，更快 的有序排列，链柔性较好的结晶分子有利于晶体生长，但是假如分子链 含有苯环，链柔性下降，阻碍了链段的运动，不利于气体的溶解，阻碍 气体的透过。
16
高分子透气膜的透过性测定方法
7
理论联系实际的应用
问题:
1.为什么皮箱要透气性好？ 2.假如你是药剂研发师，你会用什么样的材料来做胶囊 药物的外壳？ 通常是把一些药用明胶和食用色素等按比例配成原料， 再经压塑即可。
8
2.1 影响高分子透过性的主要因素----温度
高分子聚合物可分为结晶态、非晶态和取向态。结晶高聚物都是半晶 聚合物，既有结晶部分也有无定形部分。
21
课后题
高分子材料的透过性与那些因素有关，且是如何影响的？请举例说
明
1
THANKS
谢 谢 聆 听
10
2.1 高分子透过性的主要因素--气体的性质
透过气体的性质主要是气体分子的大小、形状和极性。 气体分子的大小对透过性的影响一般认为气体分子直径 小的更容易扩散，易透过。 对于形状而言，分子直径相同的呈平面状较呈球形的透 过性大。 若气体分子的极性与聚合物的极性相近，则该气体易溶 入聚合物，易透过。
体积法薄膜透气性测定装置
被测试的薄膜按要求密封于透气池内 , 与检测系统和供气部分连接 . 打 开所有阀门,用预测气体以1*10-4m3/min的速度冲洗低、高压区部分,至少 维持该气10min,再关闭阀门(测混合气体时打开调节阀门9,到符合要求为 至),用流量计测定。
17
针对高分子材料透气性的国家标准
2.支化与交联的影响
----聚合物结构
支化对链柔性的影响与支链长长短有关，尽管短，分子间作用力减弱，短支 链对链柔性起到改善作用，若支链很长，会阻碍内旋作用，链柔性下降 ，影响链的运动，透过性减弱。
交联对链的柔性的影响取决于交联程度。轻度交联时，交联之间的距 离较大，远大于大分子中链段的长度，链段运动不受到影响。当重度交 联时，交联之间的距离较小于大分子中链段的长度，链段运动被交联化 学键冻结，链的柔性大幅度下降，影响链的运动，透过性减弱。
18
2.3 高聚物的透气性能应用
轮胎 真空包装
透气性能越小越好
气球 气垫船 橡皮水坝
高聚物透气性能的应用
透气性能越大越好
包装薄膜
海水淡化 选择性渗透 污水处理 富氧气体 物料分离
19
2.3 高聚物的透气性能应用
20
小结：
透气性理论
内因：聚合物的性质
高聚物的透气性
影响高聚物透气性的因素 温度 外因 高聚物透气性的应用 气体的性质