高分子物理总结.doc

高分子物理期中总结材料的物理性能是其分子运动的宏观表现，分子运动与其结构有着密切的关系。高分子物理主要研究内容是分子的结构分子的运动材料性能之间的关系，与小分子相比，高分子结构更为复杂，并有着自身的特点。 （1)高分子是由若干结构单元组成的，在一个高分子链中结构单元可以是一种也可以是多种，它们以共价键连接，并呈现出不同的形状。 （2）高分子链结构存在不均一性，在同一反应中生成的高分子，其相对分子质量，分子结构，分子空间构型，支化度、交联度也不相同。 （3）高分子在凝聚态结构上存在多样性，同一高聚物在不同的条件下呈现出的晶态、非晶态、取向态、也可能同时存在一种高聚物中。下面详细阐述：（一）高分子链的近程结构：l 化学结构（化学组成、间接方式与排列）l 立体结构（空间排列方式）（a) 化学组成（组成决定性质）(1) 碳链高分子 大分子主链全部由碳原子构成，碳原子间以共价键连接。（2)杂链高分子 分子主链除碳原子以外，还有氧、氮、硫等其它原子，原子间均以共价键相连接。 (3)元素有机高分子 主链由Si、B、P、Al、Ti、As、O等元素组成，不含C原子，侧基为有机取代基团 。 (4)无机高分子 主链和侧基都不含碳原子的高分子（5）梯型高分子和双螺旋高分子 大分子主链不是一条单链，而具有“梯子”或“双螺线”结构 （b)结构单元的键接方式基本结构单元在高分子链中连接的序列结构。 （1）线性均聚物有规键接方式：头头，头尾 ， 尾尾。由键接方式不同而产生的异构体称顺序异构体。表征：键接方式可用化学分析法、x-射线衍射法；核磁共振法测量。键接方式对大分子物理性质有明显影响，最显著的影响是不同键接方式使分子链具有不同的结构规整性，从而影响其结晶能力，影响材料性能。 （2）支化高分子 （a) 与线型高分子的化学组成性质相同，但支化对材料的物理、力学性能影响很大，一般短链支化主要对材料熔点、屈服强度、刚性、透气性以及与分子链结晶性有关的物理性能影响较大，而长链支化则对粘弹性和熔体流动性能有较大影响。 (b)表征支化程度;(1)相邻支化点之间的平均相对分子质量（2)支化因子（ G90COS h2f , r h2 f , j （e)等效自由连接链把若干个单键取作一个链段，把链段与链段之间的连结看作是自由的，那么高分子链可视为以链段为运动单元的自由连接链。表征：式中ne，le分别为等效自由连结链的链段数和链段长度。总结；自由结合连的统计单元是单键，等效自由连的统计单元是链段，高斯链的统计单元是单键或链段，自由结合连是高斯链的统计单元是单键的特例，等效自由连是高斯链的统计单元是链段的特例。 （g)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mi ，设从高分子链的重心到第 i 个链单元的距离为Si ，它是一个向量，则全部链单元的 Si 的重量均方根就是链的旋转半径 S，其平方值为: 其中：1、 空间位阻参数s（或刚性因子）表征：空间位阻参数：由于链的内旋转受阻而导致的分子尺寸增大程度的量度，用s 表示。s 值愈小，分子愈柔顺 2、 特征比Cn 无扰链与自由连接链均方末端距的比值表征：当链较短时，其值随着键数的增加而增大，最后趋向一固定值， 用C表示，称为极限特征比。C愈小，链愈顺。对于自由连接链 ： 对于完全伸直链： （四）高分子溶液（1）结晶热力学由结晶过程自发进行的热力学条件知自由能变化G0 G = H - TS H结晶过程的热效应结晶过程是放热过程H0 S结晶过程的熵变结晶过程分子链的构象从无序有序，构象熵S值 S0T结晶过程的温度要满足G0 ,必须有H0 且有|H|T|S| T有利：但从动力学分析T太低则对结晶不利, 因此存在一个最合适的结晶温度， |S|有利由 G = H TmS = 0得根据影响Tm的因素（1） 分子链结构：分子间作用力越大，分子链刚性越强，分子链的对称性和规整性越好Tm越高。（2） 结晶条件对熔点的影响：（1）结晶温度的高低影响着高分子链的运动能力，从而影响它们排入晶格时的状态。结晶温度较低时，分子链活动受阻，形成的晶体不完善，不同晶粒之间的完善程度差别也大，所以熔点下降，熔限增宽。（2）压力 压力下结晶可以增加伸直链的结构，使晶体的完善性提高，有利于提高熔点。（3）拉伸 为了提高纤维强度，纤维的生产过程中通常要拉伸。拉伸一方面提高结晶度，另一方面提高熔点。（4) 晶片厚度从结晶完善的角度讲，厚度增加意味着结晶更完善，从而熔点也上升。（3） 影响熔点的其它因素-分子量,共聚,稀释剂.(2) 结晶动力学 阿弗拉米（Avrami）方程和球晶生长的线速度方程聚合物和小分子熔体的结晶过程相同，包括两个步骤，即晶核的形成和晶粒的生长。 均相成核，n=1.异相成核,n=0结晶速度的测定方法 （1）膨胀计法和差示扫描量热法（DSC）（2）偏光显微镜法和小角激光光散射法(3）液晶态的结构-由各向异性的结晶状态转变为各向同性的液态要经过各向异性的液态结构形成条件：一般为刚性分子具有较长的长径比通常长径比6.4有一定的分子间作用力1.热致液晶：由加热得到的熔融态各向异性2.溶致液晶：聚合物溶于溶剂中，浓度在一定时，液体呈现各向异性的混浊液体，成为液晶。液晶的晶型（1） 向列型一维有序（2） 近晶型二维有序（3） 征性液晶手征性液晶包括胆甾相(Ch）和手征性近晶相。（4）取向态结构在某些外场（拉伸、剪切）作用下，高分子链、链段、微晶可以沿着外场方向有序排列特点：各向异性表征测量方法声速传播法光学双折射反映非晶区的链段取向广角X射线衍射测得晶区的取向度小角激光光散射法（5） 稀溶液理论高分子