高分子物理复习笔记

1、第一章8聚合物链结构11.1聚合物结构的特征和含量11.2大分子1的短程结构1.3聚合物1的远程结构1.4聚合物链的灵活性2第二章聚合物的聚集结构22.1聚合物2的无定形状态2.2聚合物3的结晶状态2.3聚合物5的取向结构2.4聚合物液晶和聚合物合金5第3章聚合物的分子运动63.1聚合物的分子热运动61.聚合物热运动特性62.聚合物的机械状态和热转变63.聚合物的弛豫转变及其分子机理73.2玻璃化转变73.3玻璃化转变和链结构之间的关系83.4结晶聚合物的分子运动10第四章聚合物的机械性能104.1玻璃状和结晶聚合物的机械性能101机械性能的基本物理量。102应力-应变曲线12(1)拉伸玻璃状

2、聚合物12(2)玻璃态聚合物13的强制高弹性变形(3)非晶聚合物13的应力-应变曲线(4)结晶聚合物14的应力-应变曲线(5)特殊应变曲线应为-153产量154骨折165影响聚合物实际强度的因素164.2高弹性171橡胶的工作温度范围172高弹性和热力学分析的特点181)高弹性的特点182)橡胶弹性热力学分析184.3粘弹性191聚合物的机械松弛现象19(1)静态粘弹性现象19(2)动态粘弹性现象202粘弹性力学模型213时间-温度等效原则224玻尔兹曼叠加原理235粘弹性实验方法236.蛇理论24第五章聚合物的流变性能5.1牛顿流体和非牛顿流体245.2聚合物粘性流动的主要特征255.3影响

3、粘性流温度的因素255.4聚合物熔体的剪切粘度251.聚合物流动性的表征252.剪切粘度的测量方法253.聚合物熔体26的流动曲线4.影响聚合物熔体26剪切粘度的因素5.聚合物熔体27的弹性性能第六章聚合物的电学、热学和光学性质6.1聚合物的介电性能276.2介质损耗286.3聚合物的导电性296.4电介质击穿296.5聚合物的静电现象30第七章聚合物溶液的性质30第八章聚合物的分子量及其分布33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

4、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

5、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。:的支化度用分支点的密度或adja之间链的平均分子量来表示: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

6、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

7、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：假设在聚合物链中有许多链单元，每个链单元的质量是m。如果从聚合物链的重心到第I个链单元的距离是Si，这是一个矢量，那么所有链单元的Si2的均方根重量是链旋转半径S，其平均值是：远程相互作用：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

8、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

9、。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，这使得这些高分子材料易于变形和弹性，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

10、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

11、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形式。在这种情况下，聚合物的扩散成为晶体生长的控制因素。此时，突出的边和角在几何形状上比生长表面上的其他相邻点更有利，并且可以

12、从更大的立体角度接受晶体分子，因此边和角倾向于在其他晶粒之前向前生长。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。同质多晶现象由于结晶条件的改变、分子链的构象或链堆积方式的改变，聚合物可以形成几种不同的晶体形式。流苏状微珠模型(两相模型):是在20世纪40年代提出的。基于晶体聚合物的衍射图样和密环同时出现在X射线圆上，以及测得的晶体面积大小远小于分子链的长度等主要实验事实，该模型认为

13、晶体聚合物由晶体部分和非晶部分组成，晶体部分呈现许多小晶体，每个聚合物链可以穿过几个小晶体和非晶区域。在晶体中，分子链彼此平行排列。折叠链模型：认为延伸的分子链趋向于聚集在一起形成链束，在电子显微镜下观察到该链束比分子链长得多，表明它由许多分子链组成。分子链可以按顺序排列，其末端位于不同的位置。当分子链结构规则且链束足够长时，链束的性质与聚合物的分子量和多分散性无关。它构成了聚合物结晶的基本结构单元。这条规则的晶体链又细又长，具有很大的表面能和不稳定性，会自发地折叠成带状结构。虽然折叠部分的规则排列被破坏了，但是“带”的表面更小，节省了表面能，这在热力学上仍然是有益的。进一步降低表面能，晶体链

14、束将在形成的晶核表面折叠和生长，最终形成规则的单层层状晶体。接线板模型：Flory从他的聚合物无规卷曲形态的概念出发，认为当聚合物结晶时，分子链不太可能在很近的地方折叠。因此，在薄片中，两个相邻的分子链不是同一分子的连接片段，而是不相邻的片段和属于不同分子的片段。当形成多层薄片时，分子链可以通过非晶区从一个晶片进入另一个晶片，并且如果它返回到前一个晶片，它将不会相邻地再次进入。由于这个原因，只有一层晶片，其中分子链的排列类似于老式电话交换机的接线板。折叠链流苏胶束粒子模型(两相球形粒子模型)-非晶模型：认为非晶聚合物具有一定程度的局部有序性，包括粒子相和晶间相，粒子可分为有序区和晶界区。在有序

15、区域，分子链相互平行排列，有序程度与链结构、分子间作用力和热历史有关。解释以下事实：1.该模型包含无序的晶间相，可以为橡胶弹性变形的回缩力提供必要的构象熵，从而可以解释橡胶的弹性回缩力；2.有序颗粒相与无序粒间相共存，由于两相链段的不同，导致密度不同。颗粒相中的链是有序堆叠的，它们的密度应该更接近c，而总密度自然更高。3.它可以解释许多聚合物快速结晶的事实。4.一些非晶聚合物在缓慢冷却或热处理后密度增加，在电子显微镜下球晶增加，这可以用有序度的增加和颗粒相的增大来解释。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

16、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，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