分子量大小对聚合物结构与性能的影响(20200701105317)
高聚物分子量大小与分布对材料性能影响的研究
（高材11201：王小飞；指导老师：肖围博士）
聚合物主要用作材料，强度是对材料的基本要求，而分子量是影响强度的主要因素。而高分子在合成的过程中经历了链的引发、增长、终止以及可能发生的支化、交联、环化等复杂过程，每个高分子具有相同或不同的链长，许多高分子组成的聚合物具有分子量的分布。分子量和分子量分布对聚合物材料的物理机械性能和加工性能影响显著。因此，测定和研究聚合物的平均分子量和分子量分布具有十分重要的意义。
参考文献：
1.潘仁祖主编《高分子化学》化学工业出版社
2.华幼卿，金日光主编《高分子物理》化学工业出版社
3.雷华，徐涛，于杰，分子量及其分布对聚丙烯材料性能的影响高分子材料与工程
4.刘能盛，李波平等分子量及分布与高分子材料之间的联系广东化工
关键词:高分子，分子量,分子量分布，结晶
作为化学学科重要分支之一的高分子科学，其基本任务之一就是探求高聚物的结构与性能关系，揭示结构与性能之间的内在联系及其基本规律，以期对高聚物材料的合成、加工、测试、选材和开发提供理论依据。在高聚物中，重要的结构主要有分子链结构和聚集态结构两种.
分子量、分子量分布是高分子材料最基本的结构参数之一，高分子材料的许多性能与分子量、分子量分布有关，分子量对聚合物材料的力学性能以及加工性能有重要的影响。聚合物的分子量越大，则机械强度越大。然而,聚合物分子量增加后,分子间的作用力也增加，使聚合物的高温流动粘度增加，给加工成型带来困难。因此，聚合物的分子量不宜过大,应兼顾使用和加工两方面的要求.
聚合物材料分子量
平均分子量的表示方法有多种，其中常用的为数均分子量、重均分子量、粘均分子量、Z均分子量.
1.数均分子量：某体系的总质量m被分子总数n所平均。
高聚物结构与性能的答案
高聚物结构与性能试题参考答案一、名词解释（2.5×12 ＝30分）构型：由化学键决定的原子基团间的空间排列方式分子链柔顺性：高分子链能够改变其构型的性质高斯链：又名高斯线团，是末端距分布符合Gauss分布函数的线团。
熔限：高分子晶体的熔融发生在一个温度范围内，称为熔限。
多分散指数：描述高分子的分子量多分散性大小的参数，通常是Mw/Mn或Mz/Mw取向：高分子的链段、整链或其晶体结构沿外力方向所作的优先排列。
粘弹性：高分子固体的力学性质兼具纯弹性和纯粘性的特征，称为粘弹性。
溶度参数：定义为（CED）1/2，用于指导非极性聚合物的溶剂选择。
冷拉：高分子材料在拉伸条件下，发生应力屈服，出现细颈、细颈扩展所导致的大形变行为。
增韧：即增加聚合物材料韧性，所采用的技术路线有弹性体和刚性粒子增韧力学损耗：高分子材料在动态力学条件下，应力与应变出现滞后所导致的机械能损耗银纹：由于应力或环境因素的影响，聚合物表面所产生的银白色条纹二、简答题（8×5＝40 分）1．分别写出顺丁橡胶、聚丙烯、聚异丁烯、聚甲醛、聚氯乙烯的结构式，比较其玻璃化温度的高低，并说明原因。
2．高聚物熔体的流动机理是什么？其流动行为上有什么特征？答：流动机理：高分子链的重心移动采用高分子链段的协同跃迁的方式完成，通常称为“蠕动”。
熔体流动的特征有三：1，高粘度，缘自高分子巨大的分子量；2，剪切变稀：高分子链受剪切作用时，发生构象变化。
3，弹性效应：高分子流动变形中包含可逆的构象变化，导致其表现出Barus效应、爬杆效应等现象。
3．何为θ溶液？θ条件下，Huggins参数取何值？此时溶液中高分子链的构象有何特征？答：处于θ状态，即高分子链段间作用等于高分子链段与溶剂分子作用的状态的高分子溶液，称为θ溶液。
此时，Huggins参数为1/2；溶液中高分子链的构象与同温度条件下的高聚物本体的非晶区构象相同。
4．请说明聚乙烯、尼龙－66和交联顺丁橡胶溶解行为上的差异。
聚合物分子质量的大小对聚合物驱的影响
聚合物分子质量的大小对聚合物驱的影响【摘要】：聚合物相对分子质量大小是影响聚合物驱油效果的一个重要因素,聚合物相对分子质量越高,增粘效果越好,最终采收率也越高。
采用高相对分子质量聚合物驱油时,油水粘度比很小,采出液中含水率上升速度将大大减缓,当它达到采油经济允许的极限含水率时,油层中的含水饱和度已经很高,因而获得的驱油效率高。
运用室内实验、矿场试验和数值模拟方法研究了残余阻力系数变化对聚合物驱油效果的影响以及高相对分子质量聚合物对聚合物驱最终采收率和含水变化的影响,为油田应用高相对分子质量聚合物提供了理论和实践依据。
【关键词】：高相对分子质量聚合物残余阻力系数含水采收率驱油效果引言聚合物驱和水驱相比，有许多不一样的地方注水开发的效果在很大程度上取决于油层的非均质特点和流体性质，聚合物驱的澈米，除受上述条件影响外，还要受到聚合物的用量、粘度、分予量、聚合物注入时机以及聚合物驱所适应的井网、井距等的影响。
如果考虑不周，就会影响聚合物驱的效果，降低经济效益。
在上述影响聚合物驱油效果的诸多因素中，聚合物的粘度控制是聚合物驱能否成功的关键。
耐聚合物分予量是控制其粘度的重要参数之一，本实验就是通过聚合物分予量的变化来研究聚合物的分予龄及其段塞组合对驱油效率的影响，为矿场聚合物驱油时选掸最佳聚合物分子链段塞组合提供实验依据。
l 实验部分物理模型的没计主要根据岩心与油层物性及几何彤状相近的相似准则。
同时根据大庆油Ⅲ聚合物驱数值摸拟研究结果，非均质模型渗透率变异系数选择为0．72。
考虑大庆油田地层状况．根据渗透率差异将模型分为高、中、低渗透性三个层段。
每个层段厚度为1．5em，三层段渗透率比为1：3：8 整块模型的均渗透率为2．8p-m 左右。
模型几何尺寸为长X宽X高一( 0×4．5X4．5)cm 模型为两维纵向非均质韵律环氧胶结石英砂物理模型，模型采用静态加压法制成。
实验用水分为原始地层水和驱替水两种，都是根据大庆油田实际情况人工合成的盐水。
高聚物分子量大小与分布对材料性能影响的研究
高聚物平均分子量及其分布对材料性能影响的研究(高材11201:王小飞;指导老师:肖围博士)聚合物主要用作材料,强度就是对材料的基本要求,而分子量就是影响强度的主要因素。
而高分子在合成的过程中经历了链的引发、增长、终止以及可能发生的支化、交联、环化等复杂过程,每个高分子具有相同或不同的链长,许多高分子组成的聚合物具有分子量的分布。
分子量与分子量分布对聚合物材料的物理机械性能与加工性能影响显著。
因此,测定与研究聚合物的平均分子量与分子量分布具有十分重要的意义。
关键词:高分子,分子量,分子量分布,结晶作为化学学科重要分支之一的高分子科学,其基本任务之一就就是探求高聚物的结构与性能关系,揭示结构与性能之间的内在联系及其基本规律,以期对高聚物材料的合成、加工、测试、选材与开发提供理论依据。
在高聚物中,重要的结构主要有分子链结构与聚集态结构两种。
分子量、分子量分布就是高分子材料最基本的结构参数之一,高分子材料的许多性能与分子量、分子量分布有关,分子量对聚合物材料的力学性能以及加工性能有重要的影响。
聚合物的分子量越大,则机械强度越大。
然而,聚合物分子量增加后,分子间的作用力也增加,使聚合物的高温流动粘度增加,给加工成型带来困难。
因此,聚合物的分子量不宜过大,应兼顾使用与加工两方面的要求。
聚合物材料分子量平均分子量的表示方法有多种,其中常用的为数均分子量、重均分子量、粘均分子量、Z均分子量。
1.数均分子量:某体系的总质量m被分子总数n所平均。
2.重均分子量:3.粘均分子量:4.Z均分子量:聚合物分子量分布宽度1.分子量分布指数2.分子量分布曲线分子量的分布也就是影响聚合物的性能的重要因素。
低分子量部分将使聚合物固化温度与强度降低,分子量过高又会使塑化塑化成型困难。
不同高分子材料应有合适的分子量分布,如合成纤维的分子量分布较窄,而合成橡胶的分子量分布较宽。
聚合物分子量的分布与聚合物性能的关系大量数据证明高分子材料的宏观性能就是与它的微观结构有着密切的联系。
聚合物中的分子结构与性能
聚合物中的分子结构与性能聚合物是一种由大量相同或类似分子（称为“单体”）通过共价化学键连接而成的高分子化合物。
聚合物的性质取决于分子结构，因此分子结构对聚合物的性能有着非常重要的影响。
本文将介绍聚合物中的分子结构与性能之间的关系。
一、线性聚合物与支化聚合物聚合物可以根据分子结构的形态分为线性聚合物和支化聚合物。
线性聚合物的分子链是直线型的，通常具有规则、连续的结构，例如聚丙烯和聚乙烯。
支化聚合物的分子链上会有分支或侧链，这些分支可以与主链结合，使分子形状多样化。
支化聚合物通常比线性聚合物更容易形成有序晶体结构，因此在物理性能、热稳定性和耐化学腐蚀性方面具有优势。
例如，聚乙烯可支化使其具有更高的耐热性和耐化学腐蚀性能。
二、分子量分布对聚合物性能的影响聚合物的分子量也会直接影响其性能。
分子量分布对聚合物的分子结构和性能有着直接的影响。
聚合物可分为单分散聚合物和多分散聚合物。
单分散聚合物的分子量分布非常狭窄。
由于它们的分子量比较统一，因此它们的物理性质、力学性能和加工工艺都非常稳定和可预测。
多分散聚合物的分子量分布范围较广。
由于它们的分子量和分子结构不均匀，使其在加工和使用方面有一定的不确定性。
因此，控制聚合物分子量分布是制备高品质聚合物的重要环节之一。
三、共聚物结构与性能共聚物是同时使用两种或两种以上不同单体制成的高分子化合物。
共聚物的分子结构和性能取决于各单体之间的相互作用。
共聚物可以分为随机共聚物、交替共聚物和嵌段共聚物。
随机共聚物是指不同单体按随机顺序聚合而成的高分子化合物。
交替共聚物是交替聚合两种或多种不同单体而成的高分子化合物。
嵌段共聚物是指在高分子链中不同单体按均匀方式排列并形成相同长度的片段。
共聚物具有比单一组分聚合物更多样化的化学和物理性能，可以通过合理选择单体组合，来调节其性能。
例如，丙烯酸甲酯和丙烯酸乙酯可以聚合成随机共聚物，由于甲基侧链比乙基侧链更大，制得的共聚物可以具有更高的玻璃化转变温度和更好的玻璃稳定性。
浅析高分子性能与组成和结构的关系介绍
1.6浅析高分子材料性能与组成、结构的关系北京工商大学教授王锡臣一．概述1．高分子材料及其分类：相对分子质量超过10000的化合物称之高分子材料，又称高聚物或聚合物。
高分子材料可分天然高分子（如淀粉、纤维素、蚕丝、羊毛等）和合成高分子，通常所说高分子材料指的是后者。
按其应用来分，高分子材料可分为塑料、橡胶、化纤、涂料和粘合剂五大类，有时又将塑料和橡胶合称为橡塑。
由于大量新材料的不断出现，上述分类方法并非十分合理。
2．决定高分子材料性能主要因素：（1）化学组成：高分子材料都是通过单体聚合而成，不同单体，化学组成不同，性质自然也就不一样，如聚乙烯是由乙烯单体聚合而成，聚丙烯是由丙烯单体聚合而成的，聚氯乙烯是由氯乙烯单体聚合而成。
由于单体不同，聚合物的性能也就不可能完全相同。
（2）结构：同样的单体即化学组成完全相同，由于合成工艺不同，生成的聚合物结构即链结构或取代基空间取向不同，性能也不同。
如聚乙烯中的HDPE、LDPE和LLDPE，它们的化学组成完全一样，由于分子链结构不同即直链与支链，或支链长短不同，其性能也就不同。
（3）聚集态高分子材料是由许许多多高分子即相同的或不相同的分子以不同的方式排列或堆砌而成的聚集体称之聚体态。
同一种组成和相同链结构的聚合物，由于成型加工条件不同，导致其聚集态结构不同，其性能也大不相同。
高分子材料最常见的聚集态是结晶态、非结晶态，又称玻璃态和橡胶态。
聚丙烯是典型的结晶态聚合物，加工工艺不同，结晶度会发生变化，结晶度越高，硬度和强度越大，但透明降低。
PP双向拉伸膜之所以透明性好，主要原因是由于双向拉伸后降低了结晶度，使聚集态发生了变化的结果。
（4）分子量与分子量分布（相对分子质量与相对分子质量分布）：对于高分子材料来说，分子量大小将直接影响力学性能，如聚乙烯虽然都是由乙烯单体聚合而成，分子量不同，力学性能不同，分子量越大其硬度和强度也就越好。
如PE蜡，分子量一般为500~5000之间，几乎无任何力学性能，只能用作分散剂或润滑剂。
高分子的分子量特点
高分子的分子量特点高分子是由许多重复单元组成的大分子，其分子量是衡量高分子聚合物大小的重要指标。
分子量的大小直接影响着高分子的物理、化学性质以及应用的领域。
下面将详细介绍高分子的分子量特点。
一、分子量与物理性质的关系高分子的分子量决定了其物理性质的变化规律。
通常情况下，高分子的分子量越大，其物理性质越优良。
例如，在相同的实验条件下，大分子量聚合物的拉伸强度和硬度往往比小分子量聚合物更高。
这是因为大分子量聚合物的分子链更长，分子之间的相互作用力增强，使得材料更加坚韧耐用。
二、分子量与化学性质的关系高分子的分子量也对其化学性质产生重要影响。
首先，分子量的大小会影响高分子的溶解性。
一般而言，分子量较低的高分子更容易溶解于溶剂中，而分子量较高的高分子则具有较差的溶解性。
此外，分子量的增加还能够增强高分子聚合物的抗腐蚀性能，提高其耐酸碱、耐溶剂等环境条件下的稳定性。
三、分子量与应用领域的关系高分子的分子量也对其应用领域的选择和效果产生重要影响。
例如，在材料领域中，分子量大的高分子材料往往被用于制造高强度、高韧性的结构材料，如工程塑料、纤维素材料等。
而分子量较低的高分子材料则常用于制备塑料包装薄膜、涂料等。
此外，在生物医学领域，分子量合适的高分子聚合物可以被用于制备药物缓释系统、组织工程材料等。
综上所述，高分子的分子量是衡量其大小的重要指标，分子量的大小直接影响高分子的物理、化学性质以及应用的领域。
合理选择高分子的分子量，能够满足不同领域的需求，提高材料的性能和应用效果。
因此，在高分子研究和应用过程中，准确把握分子量特点对于实现高分子的定制化设计具有重要意义。
分子量对聚合物结构和性能的影响
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5、熔体黏度 聚合物的熔体黏度随着相对分子质量的升高而增 加。超过临界分子量时，分子链缠结严重，形成 拟网状结构，使熔体的零切黏度急剧增加。
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6、黏流温度 Tf随着相对分子质量的增加而升高。因为相对分 子质量越高，分子间作用力越大，分子的相对位 移也越困难，Tf越高。
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7、低结晶度聚合物的形变-温度曲线 若相对分子质量较高，Tm〈Tf，在Tm~Tf之间出现 高弹态。 若相对分子质量较低，则Tm〉Tf，熔融后直接变 成黏流态。
六、分子量对聚合物结构和性能的影响
1、柔顺性 2、结晶能力 3、结晶速度 4、熔点 5、熔体黏度 6、黏流温度
7、低结晶度聚合物的形 变-温度曲 8、玻璃化转变温度Tg 9、溶解度 10、力学性能 11、加工性能
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1、柔顺性 相对分子质量越大，构象数越多，柔性越好，但 当相对分子量大到一定程度时，相对分子质量对柔 性的影响就不存在了。
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8、玻璃化转变温度Tg 相对分子质量较低时，Tg随着相对分子质量的增 加而增大，但当相对分子质量到达一定数值后， 相对分在质量对Tg的影响不明显。
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9.溶解度 相对分子质量越大，溶解度越小
.பைடு நூலகம்
10、力学性能 相对分子质量太低，材料的强度和韧性很差，没 有应用价值。 相对分子质量越高，材料的拉伸强度越大，但大 于临界分子量后，强度基本保持恒定。 相对分子量分布：如果低聚物的含量升高，材料 的强度下降。
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2、结晶能力 分子链的柔性越大，分子越容易从晶格中脱落， 而相对分子质量与柔性的关系参考上一条。
3、结晶速度 同一种聚合物，随着相对分子质量的增大，熔体 的黏度增大，使链段向晶核表面扩散便困难，导 致结晶速率降低
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聚合物分子量对其性能的影响
众所周知,聚合物的分子量对物理机械性能有着重要的影响，对此,人们已用大量的实验事实加以论证。
在实验中发现聚合物的分子量一定要达到某一数值后才能显示出力学强度。
另一方面，由于高分子化合物的分子量存在多分散性，因此其分子量分布也同样影响着高分子材料的性能。
与此相反聚合物的分子量降低也
会聚合物的各种性能产生影响。
一、分子量下降对力学性能的影响
1、拉伸强度
Margolies⑴和Perkins ［2］等发现在分子量M小于某个值时，聚合物的拉伸强度随分子量增大而升高。
这是由于分子量的提高增加了晶体间的链缠结，从而增强了纵向、横向微纤维的联系。
当进行拉伸试验时，链缠结抑制微纤维的相对滑
动，从而提高拉伸强度。
反之，如果分子量下降，分子链之间的缠结减少，作用力减弱，相应的拉伸强度也会下降，当分子量下降到某一个值时，不具有拉伸强度。
2、断裂伸长率
Margolies⑴等人通过对HDPE勺研究，提出分子量在500000-750000范围内，断裂长率随着分子量增大而迅速提高至极大值，而分子量的进一步提高会引起断裂长率的逐步下降。
所以，对于一般聚合物分子量下降，将会使得断裂长率下降。
3、模量
Capaccio和Ward3］对LDPE勺研究表明，当拉伸比大于29时，室温下的模量与分子量无关。
然而他们提出拉伸比与重均分子量存在着单独的关系。
因为重均分子量越低，拉伸比越高，这种分子量对拉伸比的影响也影响着聚合物的机械性能。
Jarecki等人用宽分布的HDPEfc较高温度下拉伸，得到超高模量的样品。
他们总结为PE中的高分子量部分，在拉伸材料中形成的连缠结而产生高模量，而低分子部分促进链取向并阻止在高温拉伸中达到非常高拉伸比时产生内部空隙。
所以低分
子部分有助于提高聚合物的模量。
二、蠕变和应力松弛⑷
蠕变和应力松驰试验通常是在长时间内测量聚合物的尺寸稳定性，因而具有很大的实用价值。
当温度远远低于玻璃化温度时，聚合物为脆性，分子量对蠕变和应力松驰的作用很小，当温度在玻璃化温度附近或高于玻璃化温度时，分子量对蠕变和应力松弛的影响就较为明显。
分子量降低将会减少分子链之间的缠结，从而增加蠕变和应力松弛。
三、聚合物降解的影响
聚合物在使用过程中，由于受到外界光、力、热等的作用下都会导致聚合物分子链的断裂，从而导致聚合分子量的下降。
所以分子量降低会使得聚合物的降解变得更加容易。
吴岳［5］等人研究了PVA的生物降解机理，PVA是经历了两步酶催化过程才得以降解，第一步由PVA氧化酶在有氧的条件下，PVA氧化脱氢成为酮基化合物。
第二步，经氧化的PVA碳链上的双酮进一步水解，一部分水解生成以狡酸为端点的链，另一部分生成以甲基酮为端点的链。
值得注意的是在这个过程中被水解酶水解会使得分子链发生断裂生成低分子量的片段，然后才能透过细胞进入细胞内, 进行进一步代谢。
另外，也研究了分子量大小对PVA降解的影响，在醇解度为
88唏口99%寸，小分子量的PVA降解很快，而大分子量的PVA降解较慢。
四、结晶性能与热性能影响
蔡夫柳⑺等人研究不同分子量聚酯（PET的等温结晶、非等温结晶、热失
重和恒温热降解性能，结果表明在等温结晶过程中，随着分子量的增加结晶速度逐步降低，结晶速度与分子量的倒数成线性关系；非等温结晶过程中，随着分子量的增加，熔体结晶峰向低温推移。
另外随着分子量的增加，热失重程度减少而热降解
幅度增大。
参考文献
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4.3相对分子质量对聚合物性能的影响
聚合物有许多重要特性的一个根本原因是相对分子质量大。
因而随相对分子质量增大聚合物的许多性能发生了变化，变化趋势如下：
（1）柔顺性增大。
但达到临界相对分子质量M e约104后符合统计规律，柔性与相对分子质量无关。
（2）机械性能提高。
冲击强度没有M e,但抗张强度存在M e,抗张强度
（3）黏度增加，熔融指数下降，可加工性下降。
M e （相当于开始缠结相对分子质量）之前丘「几，Me之后''| -，；" 1，--■=-- J-' -=覚
（4）溶解速率下降。
（5）熔点提高。
相对分子质量趋于匚匚时熔点为平衡熔点
J _____ _ R 2
（6）结晶速率下降。
（7）T g和T f均提高，T g有M e （相当于形链段的相对分子质量）但T f没有M e。
相对分子质量对T g、T f和T b的影响（见图4.1）。
图4.1相对分子质量对T g、T f和T b的影响。