第一章高分子的几何形状和结构汇总
第一章:高分子的几何形状和结构
(1)问答题:
0。高分子结构的内容?
答:高分子结构的内容可分为链结构和聚集态结构两个组成部分。链结构又分为近
程结构和远程结构。近 程结构包括构造与构型。近程结构属于化学结构,又称一
级结构。远程结构包括分子的大小与形态。链的 柔顺性及分子在各种环境中所采
取的构象。远程结构又称二级结构。链结构指单个分子的结构和形态。聚 集结构
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。前四者是描述高分子聚集体中的分子之间是如何堆砌的,又称
三级结构。织态结构和高分子在生物 体中得结构则属于更高级的结构。
1。线形,枝化,胶联高聚物的异同点?
答:一般高分子都是线形的,分子长链可以蜷曲成团,也可以伸展成直线。线形高
分子的分子间没有化学 键结合,在受热或者受力情况下分子间可互相移动,因此
线形高聚物可以在适当溶剂中溶解,加热时可以 熔融,易于加工成型。
枝化高分子的化学性质与线形分子相似,但枝化对物理机械性能的影响有时相
当的显著。
支化程度越高,支链结构越复杂,则影响越大。例如无规支化往往降低高聚物
薄膜的拉伸度。以无规
支化高分子制成的橡胶,其抗张强度及伸长率均不及线形分子制成的橡胶。
交连与支化是有本质区别的,支化的高分子能够溶解,而交联的高分子是不溶
不熔的,只有当交联度 不太大时能在溶剂中溶胀。高分子的交联度不同,性能也
不同,交联度小的橡胶弹性较好,交联度大的橡 胶弹性就差,交联度再增加,机
械强度和硬度都将增加,最后将失去弹性而变脆。
2。二元共聚物的共聚方式?
交替共聚物,无规共聚物,嵌段共聚物,接枝共聚物。
3。分子结构对高分子链柔顺性的影响?p18
主链结构:
侧基:
链的长短:
(2)名词解释:
1。构型:指某一原子的取代基在空间的排列。
2。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象。
(构造: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。)
3。支化度:以支化点密度或两相邻支化点之间的链的平均分子量来表示支化的程度。
4。胶联度:通常用相邻两个交联点之间的链的平均分子量来表示。
5。胶联结构:高分子链之间通过支链连结成一个三维空间网形大分子时即称为胶联结
构。
6。立构方式(三种):无规(两种旋光异构单元完全无规键接);间同(由两种旋光 异构单元交替键接); 全同(高分子全部由一种旋光异构单元键接而成)。
7。等规高聚物:全同立构的和间同立构的高聚物有时通称为等规高聚物。
8。等规度:是指高聚物中含有全同立构和间同立构的总的百分数。
9。等效自由结构链:我们就把有若干个键组成的一段链算作一个独立的单元,称他为
“链段”,令链段与链 段自由结合,并且无规取向,这种链称为“等效自由结构
链”。
10。高斯链:因为等效自由结合链的链段分布符合高斯分布函数,故称等效自由结构
链。
11。高分子柔顺性:高分子链能够改变其构象的性质。
12。无规线团:单键的内旋转是导致高分子链呈蜷曲构象的原因,内旋转愈是自由,
蜷曲的趋势就愈大。我 们称这种不规则的蜷曲的高分子链的构象为无规线团。
第二章:高分子的聚集态结构
(1)问答题:
1。avrami方程,结晶速度方程?(计算)
(P71)
2。结晶速度跟温度的关系,最大结晶温度,为什么有这个关系(定性解释)?
p72-73
高聚物本体结晶速度--温度曲线都呈单峰形,结晶温度范围都在其玻璃化温度与熔
点之间。
高聚物的结晶速率于温度的这种关系,是其晶核生成速度和晶体生长速度存在不同
的温度依赖性共同作用的结果。成核过程的温度依赖性与成核方式有关,异相成核可以
在较高的温度下发生,而均相成核只有在稍低的温度下才能发生。因为温度过高,分子
的热运动过于剧烈,晶核不易形成,或生成的晶核不稳定,容易被分子热运动所破坏。
随着温度的降低,均相成核的速度逐渐增大,。结晶的生长过程则取决于链段向晶核扩
散和规整堆积的速度。随温度的降低,熔体的粘度增大,链段的活动能力降低,晶体生
长的速度下降。因此,高聚物的结晶速度随着熔体温度的逐渐降低,起先由于晶核生成
的速度极小,结晶速度很小;之后,由于晶核形成速度增加,并且晶体生长速度有很大
,结晶速度迅速增大;到某一适当的温度时,晶核形成和晶体生长都有较大的速度,结
晶速度出现最大值;此后,虽然晶核形成的速度仍然很大,但是由于晶体生长速度逐渐
下降。结晶速度也随之下降。在熔点以上晶体将被熔融,而在玻璃化温度以下,链段被
冻结,因此通常只有在熔点与玻璃化温度之间,高聚物的本体结晶才能发生。
3。**结晶度大小对高聚物性能的影响(力学性能,密度,光学性能)?
p79
力学性能: 密度与光学性质:
热性能:
其它性能:
4。**密度法测结晶度的原理(原理)?
p78
其中最常用的和最经典的简单的方法就是比溶法(也叫密度法)这种方法的依据是
:分子在结晶种作有序密堆积,是晶区的密度高于非晶区的密度,或者晶区的比容小于
非晶区的比容。。。。。。
5。**结晶高聚物会出现边熔融边升温的现象,结晶温度,晶片厚度,拉伸条件,高分
子的结构,
杂质对熔点的影响?
p85
发生变熔融,边升温的现象,而不象低分子那样,几乎保持在一个恒定的温度下。
这种现象的存在,是因为结晶高聚物中含有完善程度不同的晶体的缘故。结晶时,
随温度降低。熔体的粘度迅速增加,分子链的活动性减小,来不及做充分的位置调整,
使得结晶停留在不同的阶段,比较不完善的晶体将在较低的温度下熔融,而比较完善的
晶体则需要在较高的温度下才能熔融。因而在通常的升温速度下,便出现较宽的熔融温
度范围。在上述那种缓慢的得升温条件下,如不完善的晶体在较抵的温度下被破坏时,
允许更完善的,因而更稳定的得晶体的生成,或者说,在这种缓慢升温的条件下,提供
了充分的再结晶的机会。最后,所有较完善的晶体都在较高的温度下和较窄的温度范围
内被融化,因而比容--温度曲线在熔融过程的末了出现了急剧的变化和明显的转折。
结晶温度的影响:
晶片厚度的影响:
拉伸条件的影响:
高分子结构的影响:
杂质的影响:
6。共混高聚物聚集态的特点,如何用Tg测定来得知相分离的状况?
p108
大多数共混物形成的非均相体系从热力学的观点上来看,并不是处于一种稳定的状
态,但是他又不象一般低分子不稳定体系那样容易发生进一步的相分离。由于动力学上
的原因,高分子--高分子混合物处于一种亚稳态。具体地说,由于高分子--高分子混合
物的粘度很大,分子或链段的运动实际上处于一种冻结的状态,或者说运动的速度是极
慢的,才使这种热力学上不稳定的状态得以维持,相对的稳定下来。但是嵌段共聚物形 成的非均相体系,则可以是热力学上的稳定体系。
高分子--高分子混合物的分散程度决定于组分间的相容性。
完全相容的高分子共混体系的性质,除了少数情况由于一种协同作用,也会在某些
性质上出现互相促进的有价值的作用外,通常与增塑体系相似,聚集态结构上也没有什
么新的特点。由于形成均相体系,这样的材料只有一个玻璃化温度。而不完全相容的的
那些共混高聚物,由于发生亚微观相分离,形成两相体系,两相分别具有相对的独立性
,各有自己的玻璃化转变。这一种性质可被利用来鉴定各种共混高聚物的相分离情况和
了解组分的相容性。
(2)名词解释:
1。聚集态结构:高分子的聚集态结构是指高分子链之间的排列和堆砌结构,也称超分
子结构。
2。内聚能密度:单位体积的内聚能V为摩尔体积。
能密度:克服分子间作用力,把1mol液体或固体分子移到其分子间的引力范围之外
所需要的能量。
3。结晶度:结晶高聚物中通常总是同时包含晶区和非晶区两个部分。为了对这种状态
做定量的描述,提出结 晶度的概念,作为结晶部分含量的得量度,通常以重量百
分数或体积百分数来表示。
4。取向:当线形高分子充分伸展的时候,其长度为其宽度的几百,几千甚至几万倍,
这种结构上悬殊的不对 称性,使他们在某些情况下很容易沿某特定方向作占优势
的平行排列,这就是取向。
5。液晶态:形成一种兼有晶体和液体的部分性质的过渡状态,这种中间状态称为液晶
态。
6。液晶:这种状态下的物质称为液晶。
7。主链液晶:一类是主链即由液晶原和柔性的得链结相间组成,称为主链液晶。
8。侧链液晶:另一类分子主链是柔性的,刚性的液晶原连结在侧链上,称为侧链液晶
。
9。高分子合金:由于共混高聚物与合金有许多的相似之处,因而也被形象的的称为“
高分子合金”。
第三章:高分子的溶液性质
(1)问答题:
1。**如何根据flory方程,和另五个参数大小来判断溶剂的的溶解能力?
以及高分子在溶液中的形态(蜷曲,伸展)
混合熵
Huggins参数
过量化学位
Flory温度 容胀因子,扩张因子
第二维利系数
2。溶胀平衡方程式?(计算)
p136
3。混合溶剂的溶度参数计算公式f(体积分数)?(计算)
p119
(2)名词解释:
1。溶度参数:(p115)
2。溶胀比:胶联高聚物在容胀在平衡时的体积与容胀前体积之比称之为溶胀比。
3。溶液纺丝:在纤维工业中所采用的的纺丝方法,或是将聚合物溶解在适当的溶剂中
配成浓溶液,然后又喷 丝头喷成细流,经冷凝或凝固成为纤维。前者称为熔融纺
丝,后者称为溶液纺丝。
4。熔融纺丝:
5。凝胶:是高分子链之间以化学键形成的胶连结构的溶张体。
第四章:高分子的分子量
(1)问答题:
1。**分子量及分布p150
2。**常用的统计分子量及定义式p149
数均分子量:
重均分子量:
z均分子量:
粘均分子量:
3。**膜渗透压法,凝胶色谱法的原理?
p155
p184'199
(2)名词解释:
1。分布宽度指数:所谓分布宽度指数是指试样中的各个分子量与平均分子量之间的差
值的平方的平均值。
2。多分散系数:分布宽度指数与两种平均分子量的比值有关,d称为多分散系数。
高分子物理 第一章 名词解释
第一章 高分子链的结构
高分子链:由单体通过聚合反应连接而成的链状分子。
聚合度:高分子链中的重复结构单元的数目。
碳链高分子:分子主链全部由碳原子以共价键相联结的高分子。
杂链高分子:分子主链由两种或两种以上的原子,如氧、氮、硫、碳等以共价键相联结的高分子。
元素高分子:主链中含有硅、磷、锗、铝、钛、砷、锑等元素的高分子。
键接结构:结构单元在高分子链中联结方式。
顺序异构体:由结构单元间的联结方式不同所产生的异构体 。
共聚物:由两种以上单体单元所组成的聚合物。
热塑性弹性体:可用注塑的方法行进行加工而求需要硫化的橡胶。
构型 :构型指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。这各排列是稳定的,要改变构型必须经过化学 键的断裂和重组。
不对称碳原子:饱和碳氢化合物分子中的碳,以4个共价键与4个原子或基团相连,形成一个四面体,当4个不同的基团位于四面体的顶点时,中心碳原子称为不对称碳原子。
旋光异构体:含有不对称碳原子的有机物能构成互为镜象的两种异构体,表现出不同的旋光性,称为旋光异构体。
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而成。
无规立构:由两种旋光异构单元完全无规键接而成。
几何异构:1,4-加成的双烯类聚合物,由于内双键上的基团在双键两侧排列的方式不同而有顺式构型与反式构型之分,它们称为几何异构体。
支化度:指支化点密度或两相邻支化点之间的链的平均分子量,用来表示支化的程度。
交联度:指相邻两个交联点之间的平均分子量。
构象:由于单元内旋转而产生的分子在空间的不同形态。
内旋转异构体:由单键的内旋转旋转所导致的不同构象的分子。
链段:指由若干个键组成的一段链,可算作一个独立的单元。
柔顺性:高分子链能够改变其构象的性质。
末端距:是指线型高分子链的一端至另一端的直线距离。
均方末端距:末端距或平均末端距的平方的平均值。
根均方末端距:均方末端距的平方的平均值。
高分子物理复习 第一章 高分子链结构
第一章:
一、名词解释
构型 构象 均方末端距 链段 全同立构 无规立构
二、选择答案
1、高分子科学诺贝尔奖获得者中,( A )首先把“高分子”这个概念引进科学领域。
A、H. Staudinger, B、K.Ziegler, G.Natta, C、P. J. Flory, D、H. Shirakawa
3、链段是高分子物理学中的一个重要概念,下列有关链段的描述,错误的是(C )。
A、高分子链段可以自由旋转无规取向,是高分子链中能够独立运动的最小单位。
B、玻璃化转变温度是高分子链段开始运动的温度。
C、在θ条件时,高分子“链段”间的相互作用等于溶剂分子间的相互作用。
D、聚合物熔体的流动不是高分子链之间的简单滑移,而是链段依次跃迁的结果。
θ条件:选择合适的溶剂和温度,可以使溶剂分子对高分子构象所产生的干扰不计,此时高分子链段间的相互作用等于链段与溶剂分子间的相互作用,这样的条件称为θ条件,其中溶剂称为q溶剂,温度称为q 温度.
4、下列四种聚合物中,不存在旋光异构或几何异构的为(B )。
A、聚丙烯,B、聚异丁烯,C、聚丁二烯,D、聚苯乙烯
5、下列说法,表述正确的是( A )。
A、工程塑料ABS树脂大多数是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯组成的三元接枝共聚物。
B、ABS树脂中丁二烯组分耐化学腐蚀,可提高制品拉伸强度和硬度。
C、ABS树脂中苯乙烯组分呈橡胶弹性,可改善冲击强度。
D、ABS树脂中丙烯腈组分利于高温流动性,便于加工。
6、下列四种聚合物中,链柔顺性最好的是( C )。
A、聚氯乙烯, B、聚氯丁二烯, C、顺式聚丁二烯, D、反式聚丁二烯
8、在热塑性弹性体SBS的相态结构中,其相分离结构为( B )。
A、 PS-连续相,PB-分散相; B、PB-连续相,PS-分散相;
B、 PS和PB均为连续相; D、PS和PB均为分散相
高分子分子链的几何形状
高分子分子链的几何形状
高分子分子链的几何形状是指高分子分子中各原子的排列方式,决定了高分子分子的物理性质和化学性质。
高分子分子链的几何形状主要有以下几种:
1. 线性形状:高分子分子链线性形状是指分子中的原子排列成一条直线的形状,如聚乙烯分子链。
2. 弯曲形状:高分子分子链弯曲形状是指分子中的原子排列成一条弯曲的形状,如聚丙烯分子链。
3. 螺旋形状:高分子分子链螺旋形状是指分子中的原子排列成螺旋状的形状,如聚苯乙烯分子链。
4. 链状分支形状:高分子分子链链状分支形状是指分子中的原子排列成链状分支的形状,如聚丁二烯分子链。
5. 偏二聚体形状:高分子分子链偏二聚体形状是指分子中的原子排列成偏二聚体的形状,如聚硫酸酯分子链。
高分子分子链的几何形状对其物理性质和化学性质有很大的影响,因此在研究高分子分子时,必须考虑分子链的几何形状。
(完整版)高分子物理重要知识点
(完整版)高分子物理重要知识点
1 高 分 子 物 理 重 要 知 识 点
第一章 高分子链的结构
1。1高分子结构的特点和内容
高分子与低分子的区别在于前者相对分子质量很高,通常将相对分子质量高于约1万的称为高分子,相对分子质量低于约1000的称为低分子。相对分子质量介于高分子和低分子之间的称为低聚物(又名齐聚物).一般高聚物的相对分子质量为104~106,相对分子质量大于这个范围的又称为超高相对分子质量聚合物。
英文中“高分子"或“高分子化合物”主要有两个词,即polymers和Macromolecules.前者又可译作聚合物或高聚物;后者又可译作大分子。这两个词虽然常混用,但仍有一定区别,前者通常是指有一定重复单元的合成产物,一般不包括天然高分子,而后者指相对分子质量很大的一类化合物,它包括天然和合成高分子,也包括无一定重复单元的复杂大分子.
与低分子相比,高分子化合物的主要结构特点是:
(1) 相对分子质量大,由很大数目的结构单元组成,相对分子质量往往存在着分布;
(2) 主链有一定的内旋自由度使分子链弯曲而具有柔顺性;
(3) 高分子结构不均一,分子间相互作用力大;
(4) 晶态有序性较差,但非晶态却具有一定的有序性.
(5) 要使高聚物加工成为有用的材料,需加入填料、各种助剂、色料等。
高分子的结构是非常复杂的,整个高分子结构是由不同层次所组成的,可分为以下三个主要结构层次(见表1-1):
表1—1高分子的结构层次及其研究内容
名称 内容 备注
链结构 一级结构
(近程结构) 结构单元的化学组成
键接方式
构型(旋光异构,几何异构)
几何形状(线形,支化,网状等)
共聚物的结构 指单个大分子与基本结构单元有关的结构
二级结构
(远程结构) 构象(高分子链的形状)
相对分子质量及其分布 指由若干重复单元组成的链段的排列形状
三级结构(聚集态结构、聚态结构、超分子结构) 晶态
非晶态
高分子一章整理
高分子化学小结
1.1内容提要
1.1.1高分子定义、特点及基本概念
1. 高分子定义
所谓高分子化合物(聚合物,高聚物),是指那些由众多原子或原子团主要以共价键结 合而成的相对分子质量在 10,000以上的化合物。相对分子质量低于约 1000的称为低分子。
相对分子质量介于高分子和低分子之间的称为 低聚物(oligomer,又名齐聚物)。相对分子
质量大于1,000,000的又称为超高相对分子质量聚合物 。
英文中"高分子”或"高分子化合物”主要有两个词,即 polymer和marcromolecules。
前者又可译作聚合物或高聚物, 后者又可译作大分子。 前者通常是指有一定重复单元的合成
产物,一般不包括天然高分子, 而后者指相对分子质量很大的一类化合物, 它包括天然高分
子和合成高分子,也包括无一定重复单元的复杂大分子。
2. 高分子特点
高分子化合物有五个基本特点:(1)相对分子质量很大,一般在 10,000以上,甚至更 高。(2)合成高分子化合物的化学组成比较简单,分子结构有规律性。即,由许多相同的 简单的结构单元通过共价键重复连接而成。 (3)各种合成聚合物的分子形态是多种多样的。
有长链线形聚合物、支链形聚合物、体形(交联)聚合物等,还有星形、梯形、环形等特殊 类型的新型聚合物。(4)具有平均相对分子质量及多分散性。即,高分子化合物,是化学 组成相同而相对分子质量不等,结构不同的同系聚合物的混合物。( 5)物性不同于低分子
同系物。女口,高分子化合物具有高软化点、高强度、高弹性、其溶液和熔体的高黏度等性质。
3. 高分子基本概念
(1) 主链:构成高分子骨架结构,以化学键结合的原子集合。最常见的是碳链,偶尔
有非碳原子杂入(如, 0、S、N等原子)。
(2) 侧链或侧基:连接在主链原子上的原子或原子集合,又称支链。支链可以较小, 称为侧基;也可以较大,称为侧链(往往也是由某种单体聚合而成)。
第一章 高分子的链结构
第一章 高分子的链结构
第一节 高分子结构的特点与分类
一、高分子物理研究的内容
高分子物理,又叫“高聚物的结构与性能”,是研究高聚物的结构、高聚物的性能、以及结构与性能相互关系的一门科学。
二、高聚物结构的分类
(一)分类
(1)分子内结构: 高分子的链结构
(2)分子间结构: 高分子的聚集态结构
(二)高分子的链结构
1、定义
是指单个高分子的结构和形态,研究的是单个高分子链中原子或基团的几何排列。
包括高分子链的近程结构和远程结构。
2、高分子链的近程结构
(1)定义
是以一个或几个结构单元为研究对象,研究的是链的构造与构型;属于化学结构。也叫“一次结构”。 (2)高分子链的构造
是指高分子链的组成,包括:
链节的化学组成; 结构单元的键接顺序; 链的几何形状。
(3)高分子链的构型
是指高分子链中取代基的几何排列,包括:
a、几何异构
b、旋光异构
3、高分子链的远程结构
(1)定义
以整个链为研究对象,研究的是分子链中链段的运动,涉及单个高分子的构象结构,研究链的大小和形态。也叫“二次结构”。 (2)高分子链的大小
即分子量的问题。
(3)高分子链的形态
即链构象的问题。
(三)高分子的聚集态结构
1、定义
是指分子之间相互排列的结构和形态,包括三次结构和高次结构;属于物理结构。
2、高分子的三次结构
分子链之间通过分子间作用力聚集而成的结构,包括结晶态、非晶态、取向态、液晶态结构等。
注意:二次结构与三次结构之间的区别
3、高分子的高次结构
是指高分子与添加剂之间、高分子之间所形成的结构,包括合金结构和复合材料的结构。也叫“织态结构”。
高聚物结构研究的内容:
三、高分子结构的特点
与低分子物质相比,高分子的结构有如下特点:
(1)高分子链由许多结构单元组成 结构单元相当于一个小分子,可以是一种(均聚物),也可以是几种(共聚物);以共价健相连接,形成线形的、支化的、网状的。
第一章__高分子链的结构 011022
1 第一章 高分子链的结构
10学时
概述
§1.1 高分子链的近程结构
高分子链的化学结构
高分子链的立体化学结构
§1.2 高分子链的远程结构
高分子链的构象与柔顺性
高分子链构象的统计理论和柔性的定量描述
掌握内容:1、高分子结构特点、各层次结构的主要内容及链结构与性能的关系
2、构象、构型 、柔顺性和链段等基本概念及定量描述
3、影响柔顺性的因素,并能根据分子结构判断柔顺性的大小
理解内容:1、几何算法、高斯统计法计算几种均方末端距的假设、计算过程
2、静态柔顺性与动态柔顺性
概述
1 高聚物的特点: 2 ①分子量很大。比小分子高出好几个数量级。
②链式结构:由很大数目的结构单元(103-105)以共价键相连接而构成。
③链的柔顺性:主链有一定的内旋转自由度,并由于热运动,链的形状可以不断改变。(产生非常多的构象:DP=100的PE,构象数1094。)
④分子量和分子尺寸的多分散性。各个分子的分子量和结构都存在或多或少地差异。所以,高分子的分子量和分子尺寸只能是某种意义上的统计平均值。我们只能通过某种测量手段知道这种统计平均值。
⑤由于分子量很大,所以分子间的相互作用对凝聚态结构和物理性能有着重要影响。
⑥物质结构的多层次性。如链结构、凝聚态结构、织态结构等许多层次。凝聚态的有序程度变化很大,依赖于加工条件。
2. 高分子结构的层次:
物质的结构:指在平衡态分子中原子之间或平衡态分子间在空间的几何排列。
Short-range structure 3 (1)高分子链的近程结构:又称化学结构或一级结构,指的是单个分子的结构和形态,它研究的是单个分子链中原子或基团的几何排列情况。
近程结构研究的范围为高分子的构造和构型。指的是单个高分子内结构单元的化学结构(构造)和立体化学结构(构型)。
高分子物理学习题 第一章 答案
高分子物理学思考题及习题
第1章
思考题
1-1 重要概念:高分子化合物;高分子材料(聚合物);天然高分子材料;人工合成高分子材料;塑料;橡胶;纤维;功能高分子;结构单元;聚合度;线形分子链(线形高分子);支化分子链(支化高分子);交联网络(交联高分子)。
1-2 了解高分子材料的分类法和命名法。
1-3 与小分子化合物和小分子材料相比,高分子化合物与高分子材料的结构有哪些重要特点使之具有独特的性能?将这些特点牢记在心。
1-4 仔细阅读关于高分子材料的“多分散性和多尺度性”、“软物质性”及“标度性”的说明,理解其意义。
1-5 了解高分子物理学的核心内容和主要学习线索,体会“高分子物理学是研究高分子材料结构、分子运动与性能的关系的学说”。
1-6 阅读“高分子物理学发展简史及研究热点”一节,了解当前高分子物理学的热点问题和发展方向。
1-7 根据生活经验,列举一些适合用作塑料、橡胶或纤维的聚合物名称。
1-8 下列一些聚合物(我国的商品名称):丁苯橡胶,氯丁橡胶,硅橡胶,环氧树脂,脲醛树脂,聚氯乙烯,聚碳酸脂,涤纶,锦纶,腈纶。试分别写出各自结构单元的化学结构式及合成所需单体的化学结构式。
第一章习题可能与高分子化学学习内容重复,可不做。
第2章
思考题及习题
2-1重要概念:近程结构;远程结构;构型;构象;无规线团;内旋转;内旋转势垒;分子链柔顺性(静态和动态);链段;均方末端距;均方旋转半径;自由连接链;自由旋转链;等效自由连接链;Kuhn等效链段;高斯链;θ条件/θ状态;Flory特征比(刚性因子)。
(1)近程结构:包括构造和构型。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。构型是指由化学键所固定的链中原子或基团在空间的排列。
注意:近程结构相当于“链的细节”。构造着重于链上的原子的种类、数目比例、相互连接关系。构型涉及空间立体异构(顺反异构、旋光异构)。
高分子构型
- 1 - 高分子构型
高分子构型( polymer morphology),指得是高分子链的排列方式。
比如,人的血型有AB型、 A型等,这些都是高分子化合物中分子构型的例子,不同的高分子链会呈现不同的分子构型,这些都是由高分子的化学组成和物理性质决定的。
它还可以在结构上变化很多种:溶液中的高分子溶液是线形的,结晶时是线形的或折叠的;它也可以聚集在一起成为胶束,或者加入各种配体聚合成为聚集态;有些高分子甚至会显示出新的构型,就像高聚物本身就是空间网络结构。高分子构型( polymer morphology),它只与分子内部原子排布和整个分子的空间结构有关。要形成某种特定的构型,就必须控制分子的空间结构和平均构象。一旦形成了这种构型,通常就不再能通过加热或化学反应进行调整了。
所有这些构型都会导致材料的物理性质改变,最重要的影响是光散射,也就是发生可见吸收和可见光区的光谱变化,在通常情况下,分子空间结构的改变与材料的电学性质之间没有必然联系,因为没有办法直接用电场去控制分子空间结构的排列,但通过施加适当的外部场,就可以在不同的电场作用下,使材料表现出各种特性。当然,对材料的电学性质有影响的因素还有许多,如其他原子的种类和浓度、微粒间相互作用、温度以及电极电势等等。
在高分子设计中,材料的[gPARAGRAPH3]分析非常重要。一种材料的电阻率,光散射、热导率、表面张力等都受它的结构影响。不同 - 2 - 的结构会产生不同的电阻率,一般认为,球形的分子是最容易制造和使用的,因此有时称这样的材料为球状高分子,球状高分子分子中各原子在空间以共价键结合。如果它们之间的距离大于键长,分子就是椭圆球形的,而小于键长,分子就是球体。随着原子间距的减小,分子开始变成近似球体,但仍具有不规则形状。在许多情况下,当分子的大小与键长相差较大时,键的柔顺性会对分子的结构有很大的影响,从而会造成分子几何异构现象。当然,具有不同构型的分子,由于它们的环境作用,也会引起更复杂的环境效应,这些不仅仅是一般热力学的研究范畴了。分子排布的微观结构很复杂,而且由于影响因素很多,经典统计力学不能给予充分的描述,现代的统计力学模型与分子动力学模型已经被广泛地应用到了分子材料研究领域中。
高分子物理详尽讲义
高分子物理(详尽讲义)
第一章 高分子链的结构
1.1.1 高分子科学的诞生与发展
高分子物理是一门新兴的学科,是人们长期的生产实践和科学实验的基础上逐渐发展起来的.
高分子学说是一个难产儿,它经历了50年的争论才艰难的诞生,而高分子物理学就是在这个过程中
产生的,同时,它也为高分子学说的诞生立下了汗马功劳.
直至20世纪30年代末期,高分子学说终于战胜了胶体缔合论,这一时期是高分子学说的争鸣期,是
一个重要的里程碑.
1.1.2 高分子结构的特点
1. 高分子由很大数目的结构单元组成
2. 一般高分子链都有一定的内旋自由度,可以使主链弯曲而具有柔性.
3. 结构的不均一性
4. 由于一个高分子包含很多结构单元,因此结构单元见的互相作用对其聚集态结构和物理
性能有着十分重要的影响.
5. 高分子的聚集态有晶态和非晶态之分,高聚物的晶态比小分子晶态的有序度差很多,存在
很多缺陷.
6. 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.
1.1.3 高分子结构的内容
高分子结构的内容可分为链结构与聚集态结构两个组成部分.链结构又分为近程结构与远程结构
第二节 高分子链的近程结构
1.2.1 结构单元的化学组成
高分子链中的重复结构单元的数目称为聚合度
端基对聚合物性能的影响不容忽视
在适当条件下可用端基分析法测定分子量和支化度
1.2.2 链结结构
链结结构是指结构单元在高分子链中的连接方式,它也是应县性能的重要因素之一
1.2.3 支化与交联
支化高分子的化学性质与线型分子相似,但支化对物理机械性能的影响有时相当显著
支化高分子又有星型,梳型和无规支化之分,它们的性能也有差别
高分子的交联度不同,性能也不同,交联度小的橡胶弹性较好,交联度大的橡胶弹性就差
1.2..4 共聚物的结构
由两种以上单元所组成的聚合物称为共聚物.
二元共聚物可分为统计型、交替型、接枝型和嵌段型四种。
ABS树脂:由 丙烯腈、丁二烯、苯乙烯组成的三元接枝共聚物。
