高分子物理考研概念及要点、考点总结(强烈推荐)

1、第一章聚合物的链结构1.1聚合物结构的特点和内容聚合物结构的特征36360.363636363611.它是一种由多价原子通过主价键相互结合而成的长链分子，其相对分子质量较大，而且其相对分子质量往往是分布的。2.通常，聚合物主链具有一定程度的内部旋转自由度，这可以弯曲主链并使其具有柔性。3.晶态有序性差，但非晶态有一定的有序性。4.为了将聚合物加工成有用的材料，通常需要添加填料、各种助剂、颜料等。5.凝聚态结构的复杂性：结构单元之间的相互作用对其凝聚态结构和物理性质有非常重要的影响。1.2聚合物的短程结构链结构：是指单个分子的结构和形态。线段：是指可以任意定向的最小链单元。短程结构：是指链结构单

2、元的化学组成、键合模式、空间模式、空间立体学、支化和交联以及序列结构。共聚物：是由两种以上单体组成的聚合物。立体定向聚合物：意味着它的化学结构单元包含至少一个具有两个不同取代原子或基团的主链碳原子，并且它有规则地沿着整个分子链围绕该碳原子。全同立构：聚合物都通过光学异构单元结合。间同立构：由两个光学异构单元交替键合。当无规立构：的两个光学异构单元完全随机键合时。全同立构规整度：聚合物包含全同立构规整度和间同立构规整度的总百分比。临界聚合度为：的聚合物的分子量或聚合度必须达到一定的值，才能表现出合适的机械强度，称为。结合结构：是指聚合物链中结构单元的连接方式。:的支化度由支化点的密度或相邻支化点

3、之间链的平均分子量表示。交联结构：是当聚合物链通过分支连接形成三维网络型大分子时的交联结构。:的交联度通常由两个相邻交联点之间链的平均分子量Mc表示。交联点密度：是交联结构单元在总结构单元中的百分比，即每个结构单元的交联概率。1.3聚合物的远程结构结构：指链中原子的类型和排列、取代基和端基的类型、单体单元的排列顺序、支链的类型和长度等。构象单键旋转在空间中引起的不同形式的分子叫做构型：指原子取代基的空间排列。遥法聚合物：它是一种末端基团具有特定反应性的聚合物。聚集结构：是指聚合物材料的内部结构，包括结晶结构、无定形结构、取向结构、液晶结构和织构结构。:无规卷曲聚合物链的构象称为。自由结合链：假

4、设分子被足够多的不占据体积的化学键自由结合，并且当内部旋转时没有键角限制和势垒屏障，其中键被定向在任何方向的概率相等。自由旋转链：假设分子链中的每个键可以在键角允许的方向上自由旋转，而不考虑空间位阻对旋转的影响。端距：指线性聚合物链一端到另一端的线性距离，用h表示.均方末端距离为：计算平均末端距离或末端距离的平方。(n是键的数量)自由结合链：假设分子被不占据体积的化学键自由结合，并且当内部旋转时没有键角限制和屏障，其中每个键被定向在任何方向的概率相等。自由旋转链：假设分子链中的每个键可以在键角允许的方向上自由旋转，而不考虑空间位阻对旋转的影响。均方旋转半径：假设聚合物链中有许多链单元，并且远程

5、相互作用：是指由于主链单键的内部旋转，当沿着柔性链远离的原子或原子团接近小于范德华半径的距离时产生的排斥力。音量效果：实际的片段总是有一定的音量，没有两个片段可以同时占据相同的空间。耐久长度a:是无限长链在初始链(即第一键)方向上的末端距离的平均投影。值越大，链条的刚性越强。蠕虫状链模型：将模型链分成非常小的单元，使得链上任何点的方向相对于相邻点几乎连续变化，并且链轮廓上任何点的曲率方向被假设为随机的，使得模型链像弯曲的蠕虫。1.4聚合物链的柔性顺应性：聚合物链可以改变其构象的特性称为。聚合物链的柔韧性主要取决于以下因素：1.主链中含有共轭双键和芳香杂环结构的聚合物链的柔韧性较差。2.侧基的极

6、性越强，它们之间的相互作用力越大，越差。侧基的体积越大，空间位阻越大，这不利于链的内部旋转并增加链的刚性。3.分子链越长，越大。平衡灵活性：也称为热力学灵活性，是指在热力学平衡条件下的灵活性。动态灵活性：是指在外部条件的影响下，从一种平衡形态转换到另一种平衡形态的难度。第二章聚合物的聚集结构2.1聚合物的无定形状态内聚能：被定义为克服分子间作用力并将一摩尔液体或固体分子移出分子间吸引范围所需的能量。内聚能密度(CED):是单位体积的内聚能。内聚能密度小于290 mj/m3的聚合物都是非极性聚合物。由于它们的分子链不含极性基团，分子间作用力主要是分散力，分子间相互作用弱，分子链具有良好的柔韧性，

7、这使得这些高分子材料容易变形和弹性，可以用作橡胶。内聚能密度大于420 mj/m3的聚合物具有更好的机械强度和耐热性，因为它们的分子链中具有强极性基团，或者分子链之间可以形成氢键，因此它们具有更好的机械强度和耐热性。此外，分子链结构更加规则，易于结晶和取向，这使得它们更强，成为优良的纤维材料。两者之间的一个适合制造塑料。2.2聚合物的结晶状态单晶：通常仅在特殊条件下获得，通常在极稀溶液(浓度约为0.01%0.1%)中缓慢结晶时形成。通常，结晶温度必须足够高，或者过冷度(即结晶熔点和结晶温度之间的差异)应该很小，使得结晶速度足够慢。热力学不良溶剂的使用有利于更大和更完美晶体的生长。在单晶中，分子

8、链很高。球形晶体：是聚合物结晶中最常见的特征形式之一。它呈现出独特的黑色交叉消光图像，反映了聚合物球晶的双折射和对称性。分子链总是垂直于球晶的半径。其形成的常见条件是含有杂质的粘性体系。交叉结晶：通常，无论是溶液结晶还是熔体冷却结晶，聚合物都倾向于形成具有折叠链片状结构的晶体，但是当在应力下结晶时，通常会形成一长串珠状晶体，这称为聚合物交叉结晶。这种聚合物交叉晶体具有延伸链结构的中心线，具有折叠链的晶片围绕中心线间隔生长，因此它是由两个同时具有延伸链的折叠链结构单元组成的多晶体。当枝晶：从溶液中沉淀时，当结晶温度低、溶液浓度高或分子量太大时，聚合物将不再形成单晶，晶体的过度生长将导致复杂的晶体

9、形式。在这种情况下，聚合物的扩散变得更加容易延伸链层状晶体：是由完全延伸的分子链平行规则排列形成的一种层状晶体。它的晶片厚度比溶液或熔融结晶获得的厚度大得多。它的厚度不随一般热处理条件而改变，并且它的熔点高于其它晶形，当它的厚度趋于无穷大时，它接近熔点。因此，它被认为是热力学中最稳定的聚合物聚集结构。根据无规卷曲模型(无定形模型):Flory，无定形聚合物主体中的分子链的构象如在溶液中一样是无规卷曲状的，并且簇分子是无规缠结的，因此无定形聚合物在聚集结构中是均匀的。:聚合物结晶能力不同的根本原因是不同的聚合物具有不同的结构特征，而这些结构特征能否有规律地排列形成高度有序的晶格是关键：1 .聚合

10、物链的结构对称性越高，越容易结晶；2.聚合物链的规整度越高，越容易结晶；3.无规共聚和支化通常会破坏链的对称性和规律性，从而降低结晶能力；4.链的柔韧性差会在一定程度上降低聚合物的结晶能力；5.交联大大限制了链的流动性，降低了结晶能力。均质成核3360是一种晶核，由聚合物链段在熔体中热运动形成的有序链组成，具有时间依赖性。异相成核3360是以外部杂质、未完全熔化的残留结晶聚合物、分散的小颗粒固体或容器壁为中心，吸附熔体中的聚合物链有序排列而形成的晶核，与时间无关。结晶速度为：的聚合物的结晶速度-温度曲线呈单峰，结晶温度范围在玻璃化转变温度和熔点之间。在某个合适的温度下，结晶速度将有一个最大值，

11、因为高于熔点，晶体将被熔化，而低于玻璃化转变温度，链段将被冻结。tmax=0.63 Tm 0.37 Tg-18.5；Tmax=(0.800.85)Tm分子结构与熔点的差异是决定不同聚合物结晶速度的根本原因。链结构越简单，对称性越高，链的立体规整性越好，取代基的空间位阻越小，链的柔性越大，结晶速度越高。结晶度：作为结晶部分含量的量度，通常表示为重量百分比或体积百分比；w代表质量，v代表体积，c代表晶体，a代表无定形。结晶(无定形)区的比容。结晶对聚合物性能的影响。机械性能结晶通常会使塑料变脆(冲击强度降低)，但会增加橡胶的拉伸强度。低于玻璃化转变温度，结晶度对脆性有很大影响。当结晶度增加时，分子

12、链排列更紧密，孔隙率降低。材料受到冲击后，分子链没有移动的空间，冲击强度降低。高于玻璃化转变温度时，结晶度增加会增加分子间作用力。因此，拉伸强度增加，但断裂伸长率降低。低于玻璃化转变温度，随着结晶度的增加，聚合物变脆，拉伸强度降低。此外，微晶可以起到物理交联的作用，以减少链滑移，所以纬度的增加可以减少蠕变和应力松弛。因为光散射发生在结晶区和非晶区之间的界面。4.热性能：结晶将塑料的应用温度从Tg提高到Tm。5.结晶提高了聚合物的耐溶剂性和渗透性，因为结晶分子排列紧密。熔融极限为：的结晶聚合物的熔融过程类似于低分子的熔融过程，并具有一些热力学函数(如体积、比热等)。)突然改变。然而，这一过程不像

13、低分子那样发生在约0.2的窄温度范围内，而是具有宽的熔化温度范围，这通常被称为熔化极限。在这个温度范围内，与低分子不同，加热时会发生熔化现象。结晶聚合物的熔融过程是一个热一级相变过程，与低分子晶体的熔融现象在程度上不同，但本质上不同。结晶聚合物熔化并在熔化时升温的现象是由于结晶聚合物含有不同完美程度的晶体。在结晶过程中，熔体的粘度随着温度的降低而迅速增加。分子链的移动性降低，进行充分的位置调整为时已晚，这使得结晶停留在不同的阶段。不完美的晶体会在较低的温度下熔化，而完美的晶体需要在较高的温度下熔化。因此，在通常的加热速率下出现了宽的熔化温度范围。一般来说，结晶的熔点随着晶片厚度的增加而增加。晶

14、片厚度越小，单位体积晶体物质的表面能就比理想单晶高。Tm，Tm0表示当晶片厚度为L和时的结晶熔点，单位体积的熔化热是表面能。2.3聚合物的取向结构聚合物取向结构：是指分子链或其它结构单元优先沿外力方向排列的结构。由于结构的不对称性，取向：使得聚合物在某些情况下容易沿着某个方向以主要且相等的方式排列。也就是说，取向状态在一定程度上是一维或二维有序的，而结晶状态是三维有序的。取向后，材料的拉伸强度和弯曲疲劳强度沿取向方向显著增加，但沿垂直于取向的方向降低。光的双折射发生在定向聚合物材料上。取向通常会增加材料的玻璃化转变温度，对于结晶聚合物，密度和结晶度也会增加，从而提高聚合物材料的应用温度。无定形

15、聚合物有两种取向。1.通过单键的内部旋转引起的链段运动可以完成链段定向，并且该定向过程可以在高弹性状态下进行；2.只有当聚合物处于粘性状态时，才能实现整个分子的取向。通常，在外力的作用下，链的取向首先发生，然后是整个分子的取向。方向：1的应用。拉伸和热处理(一维材料):拉伸使分子取向，这大大提高了纤维强度，而热定形(或热处理)使一些片段去取向，这使纤维具有弹性。2.单轴或双轴取向(二维取向):单轴拉伸极大地提高了一个方向的强度，通常用作包装胶带。双轴拉伸提高了薄膜在两个方向上的强度。3.塑料成型(3D材料)中的取向效应尽管：取向提高了产品的强度，但是由凝固取向结构形成的残余内应力是有害的，因此

16、不要求其具有高的取向度，但是对于塑料产品具有良好的取向能力。取向度：通常由取向函数f表示为分子链主轴和取向方向之间的夹角。对于理想的单轴取向，=0，=1，f=1，对于随机取向，=1/3，f=0，一般为1f0测量方法如下：1 .热传导法，测量晶体区域中小结构单元的取向；2.双折射法，测量结晶区和非晶区片段的取向；3.x射线衍射法，测量晶体区晶胞的取向；4.声速法测量晶体和非晶区的分子取向。第三章聚合物的分子运动3.1聚合物的分子热运动1.聚合物热运动的特征1.运动单位的多样性。除了整个分子运动(布朗运动)，还有s的运动2.锻炼时间的依赖性。聚合物的热运动是一个松弛过程。在外场的作用下，物体通过分

17、子运动从一种平衡状态转变到另一种平衡状态需要时间。这个时间叫做放松时间，它被写成。当t=时，其中，当外力未被移除时，塑料线的增加长度，以及(t)是在外力被移除后以t时间测量的塑料线的增加长度，这是一个常数。因此，弛豫时间被定义为：变为等于时所需的时间。它反映了某个运动单元的松弛过程的速度。因为有大的和小的聚合物移动单元，它不是一个单一的值，而是一个分布，这被称为“弛豫时间谱”。3.分子运动的温度依赖性。温度对聚合物的热运动有两种影响：激活运动单元。(2)聚合物的体积膨胀随着温度的升高而发生。提高温度会加速分子运动并缩短弛豫时间，也就是说，在公式中，它是活化能和常数。如果聚合物体系的温度较低，移动单元的弛豫时间会较长