高分子材料复习重点

1.1构成大分子的最小重复结构单元简称结构单元,或者链节。
由一种单体聚合而成的聚合物称为均聚物,有两种以上单体聚合而成的聚合物称为共聚物。
聚合物相对分子质量两大特点:1相对分子质量很高2具有多分散性。
聚合物可看成是由相对分子质量不等的同系列物组成的混合物。
聚乙烯PE 聚丙烯PP 聚苯乙烯PS 聚氯乙烯PVC 聚碳酸酯PC 聚酰胺(尼龙)PA ABS树脂 ABS
高分子材料按照大分子主链分为碳链高分子,杂链高分子,元素有机高分子,无机高分子。
碳链高分子是指主链完全有碳原子组成的大分子。
杂链高分子是指大分子主链中既有碳原子,又有氧氮硫等其他原子。
高分子材料按照性能和用途分为塑料,橡胶,纤维,粘合剂,涂料等。
在原子,分子或离子中,只要未成对的电子存在,都叫自由基。
2.2自由基是一中非常活泼的物质,通常称为活性中间体。自由基一经产生便迅速的反应,很难单独,稳定的存在。未成对电子强烈获取电子的倾向是造成自由基及其活泼的原因。
取代基主要通过共轭效应,极性效应和空间位影响自由基的活性。
链引发反应:由初级自由基与单体反应形成单体自由基的过程。第一步 引发剂1分解 第二步初级自由基与单体M加成。
链增长反应:RM?+M→RMM;RMM?+M→RMMM?;RMMM?+M→???RMn?
链自由基活性中心消失,生成稳定大分子的过程称为链终止反应。
双基终止分为偶合终止和歧化终止。
链转移反应 向单体链转移
自由基聚合反应特征:1自由基聚合是一种链式聚合反应。2引发反应速度最小3只有链增长才使聚合度增加。4在聚合过程中,单体浓度逐渐减小。5少量阻聚剂足以使自由基反应终止。
引发剂按分解方式分为热分解型和氧化还原分解型。热分解型引发剂分为偶氮类引发剂和过氧类引发剂(过氧化二酰 分解反应的化学式…)
引发剂分解速率方程:Rd=-d[I]/dt=kd[I] ln[i]/[i]0=-kt
一定温度下引发剂分解至起始浓度的一半时间称为引发剂分解半衰期,用t1/2表示。
引发效率 造成引发效率低的原因是诱导分解和笼蔽反应。
(一)引发剂引发(二)热引发(三)光引发与辐射引发
聚合上限温度通常规定为平衡单体浓度[M]e=1mol?L-1
2.5配位聚合机理 示意图
2.6缩合聚合反应简称缩聚反应,是聚合反应经多次重复形成聚合物的过程
聚合度:已反应的官能团占起始官能团数目的分数,描述缩聚反应进行的程度。Xn=1/1-p
影响聚合度的因素和控制方法: 1平衡常数的影响Xn=根号下(KN/nw +1)≈=根号下(KN/nw )
只有平均官能度f>2,才能得到体形结构产物。
平均官能度是指平均每一个分子带有可以参加

反应的官能团的数目。
3.1近程结构是指大分子中与结构单元相关的化学结构。近程结构包括构造与构型两块:构造指结构单元的化学组成,键结方式及各种结构异构体。
3.2远程结构主要指高分子的大小和大分子部分或整链在空间呈现的各种几何构象。
构象是指分子链中由单键内旋转所形成的原子在空间的几何排列图像。
反式构象与顺式构象的势能差△U=U2-U1,称为内旋转势垒。
两种构象间的转变大体平衡,大分子链不断地从一种构象转化为另一种构象。高分子链构象不断变化的性质,称为柔顺性。 柔顺性分为静态和动态。
静态柔顺性又称平衡态柔顺性,是指大分子链在热力学平衡条件下的柔顺性。
高分子链的平衡态柔顺性,通常用链段长度和均方末端距来表征。链段是指从分子链划分出来可以任意取向的最小运动单元。
动态柔顺性是指高分子链在一定外界条件下,从一种平衡态构象转变到另一种平衡态构象的速度。
如果把若干个单键取作一个链段,把链段与链段之间的连接看作是自由的,那么高分子链可视为以链段为运动单元的自由连接链。
3.3 凝聚态是指大量原子或者分子以某种方式聚集在一起,能够在自然界相对稳定存在的物质形态。
大分子间作用力 范德华力 氢键。
内聚能密度 密度在300MJ?m-3以下多是非极性高分子,由于分子链上不含极性基团,分子间作用力较弱,加上分子柔顺性较好,易于变形,可用作橡胶。内聚能在300~400之间的聚合物,分子间的作用力居中,用作塑料。
在每个晶胞中,分子链以相同的结构单元重复出现,重复出现的周期值称等同周期。
H72表示一个等同周期中含有7个结构单元,形成两个螺圈。
折叠链晶片的结晶主要在温度场中,由热的作用引起,城热诱导结晶;伸直链晶片结晶多在应力场中,应力起主导作用,称为应力诱导结晶。
影响高分子材料结晶过程的因素:1结构因素2外部环境条件
结晶能力与分子链结构的关系:1分子链对称性2分子链规整性3其他结构因素4共聚结构
由大分子链取向所形成的聚集态结构称为取向态结构。
非晶态高分子材料的取向单元分两类:链段取向和分子链取向。
结晶高分子材料在外场作用下出了发生非晶区的分子链或者链段取向外,还有晶粒的变形,取向排列问题。
高分子材料液晶的最突出性质是其特殊的流动性为,即高浓度,低粘度及剪切应力下的高取向度。
4.1高分子运动的特点1运动单元和模式的多重性2分子运动的时间依赖性3分子运动的温度依赖性
玻璃化转变温度Tg是高分子材料最重要的特征温度。玻璃化转变的实质是链段运动被冻结或解

冻的状态变化。
影响玻璃化转变温度的因素1主链结构的影响2侧基,侧链的影响。
结晶度高的材料,其使用温度主要是由熔点Tm决定;无定形高分子材料,使用温度主要由玻璃化转变温度Tg决定。对于塑料来讲,Tg是其耐热性的标志;对于橡胶而言,Tg是耐寒性的标志。
高弹性变的特点1小应力作用下的弹性形变很大2升温时,高弹性变的弹性模量与温度成正比3绝热拉伸时,材料会放热而使自身温度升高4高弹性变有力学松弛现象。
弹性应力σ=ρRT/Mc(λ-1/λ的平方)
应力松弛:恒温下将试样迅速拉伸到一定长度,保持该应变ε不变,发现试样内应力随时间逐渐衰减,这种现象称为应力松弛。
蠕变:在恒温,恒负荷条件下,高分子材料的形变随时间逐渐增大的现象称为蠕变。(Kelvin模型来描述)
材料守外力作用发生的总形变ε=ε1+ε2+ε3=σ0/E1+σ0/E2(1-e的(-t/τ)次方)+σ0t/η3
两模量之比tgδ=E”(ω)/E’(ω)称为损耗正切或阻尼因子。
影响高分子材料粘弹行为的因素1应力松弛与蠕变2动态力学性能
高分子材料应力应变曲线5种 硬而脆 硬而强 硬而韧 软而韧 软而弱
影响拉伸行为的外部因素1温度的影响2拉伸速率的影响3环境压力的影响
强迫高弹形变:当环境温度Tb强迫高弹性变能够产生,说明提高应力可以促进分子链段在外力方向上运动。
结晶高分子材料也产生强迫高弹形变,这种形变称为冷拉伸。
宏观断裂方式 脆性断裂和韧性断裂
Σnc<σtc,发生破坏时首先为脆性断裂的材料为脆性材料;而σtc<σnc时,容易发生韧性屈服的材料为韧性材料。
断裂过程,断裂的分子理论: 一般认为,高分子材料的断裂过程:个别出于高应力集中区的原子键首先断裂,然后出现亚微观裂纹,再发展成材料宏观破裂。也即经历一个从裂纹引发到裂纹扩展的过程。
强度理论:σtheo=2x10四次方Mpa
材料内部微观结构的不均匀和缺陷是导致强度下降的主要原因。
影响拉伸强度的因素:1相对分子质量影响2结晶的影响3交联影响4取向影响5温度与形变速率影响
高分子材料抗冲击强度是指标准试样受告诉冲击作用断裂时,单位断面面积所消耗的能量。
影响抗冲击强度的因素1缺口影响2温度影响3结晶取向影响4共混共聚填充影响
4.5粘流态下大分子运动的基本结构单元不是分子整链,而是链段。
幂率公式:σ=Kr的n次方 ηa=σ/r=Kr的n-1次方
影响高分子液体剪切粘度的因素:1温度和压力的影响2剪切速率和切应力的影响
高分子液体流动中的弹性

效应 挤出胀大现象 不稳定流动
介电损耗 电介质在交变电场中极化时,会因极化方向的变化而损耗部分能量和发热,称介电损耗。

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