高分子物理之9全解
第九章 结晶态聚合物
9.1 .3 结晶聚合物的结构模型
缨状微束模型：认为结晶聚 合物中晶区与非晶区互相穿 插，同时存在。在晶区分子 链相互平行排列成规整的结 构，而在非晶区分子链的堆 砌完全无序。该模型也称两 相结构模型。
可解释结晶性聚合物中晶 区和非晶区的共存，但不能 解释单晶和球晶的结构模型。
缨状微束模型
折叠链模型：聚合物晶体中，高分 子链以折叠的形式堆砌起来的。
伸展的分子倾向于相互聚集在一起 形成链束，分子链规整排列的有序链 束构成聚合物结晶的基本单元。这些 规整的有序链束表面能大自发地折叠 成带状结构，进一步堆砌成晶片。
特点：聚合物中晶区与非晶区同时存 在，同一条高分子链可以是一部分结 晶，一部分不结晶；并且同一高分子 链可以穿透不同的晶区和非晶区。但 分子链的折叠方式存在争议。
（1）对力学性能的影响； （2）对密度的影响； （3）对光 学性能的影响；（4） 对塑料使用温度的影响；（5）耐溶 剂性能
结晶使高分子链规整排列，堆砌紧密，因而增强了分子链 间的作用力，使聚合物的密度、强度、硬度、耐热性、耐溶 剂性、耐化学腐蚀性等性能得以提高，从而改善塑料的使用 性能。
但结晶使高弹性、断裂伸长率、抗冲击强度等性能下降， 对以弹性、韧性为主要使用性能的材料是不利的。如结晶会 使橡胶失去弹性，发生爆裂。
9.3 聚合物的结晶过程
9.3.1 聚合物结晶速度及其测定方法 结晶过程：成核 + 晶体生长 成核方式：均相成核，异相成核 1、膨胀计法 2、解偏振光强度法 3、差示扫描量热法
9.3.2 Avrami方程应用于聚合物等温结晶动力学 P281-282
9.3.3 影响结晶速度的因素
高分子物理---第九章-聚合物的粘性流动
(5) 熔体结构的影响
当分子量相同时， 当T在160~200℃时，η乳液PVC<η悬浮PVC 当T>200℃时， η乳液PVC≈η悬浮PVC 此时，乳液法PVC中颗粒已完全消失，因而
粘度差别不大。
影响熔体粘度的因素
9.1.6 高聚物流体流动中的弹性表现
②高聚物在模孔内流动时，由于切应力的作用，产生法 向应力效应，由法向应力差所产生的弹性形变在出口模 后回复，因而挤出物直径涨大。
三 、不稳定流动—熔体破裂(melt fracture)现象
所谓熔体破裂现象是高聚物熔体 在挤出时，如果剪切速度过大， 超过某一极限值时，从口模出来 的挤出物不再是平滑的，会出现 表面粗糙、起伏不平、螺旋皱纹、 挤出物扭曲甚至破碎等现象，也 称为不稳定流动。
实际中应避免不稳定流动。
四、 影响高聚物熔体弹性的因素 1.剪切速率：随剪切速率增大，熔体弹性效应增大。
* * 0 ei 0 (cos i sin ) 0 sin i20 cos i
* i0
i0
0
i
B
2.温度：温度↑，大分子松弛时间τ变短，高聚物熔体弹 性↓。
3.分子量及分子量分布
2F2B
表示改性情况
表示密度范围 1.ρ<0.922 2.=0.923~0.946
MFR=2
用途 Film
门尼粘度（Mooney Viscosity）
测定橡胶半成品或生胶的粘度大小的一种方法。门尼粘
度通常是在 100℃和一定的转子转速（2 r/min），测定
橡胶的阻力。
表示方法
ML
100 1+4
50
定为, 称牛顿极限粘度, 又类似牛顿流体行为。
高分子物理重要知识点
高分子物理重要知识点(1人评价)|95人阅读|8次下载|举报文档高分子物理重要知识点(1人评价)|96人阅读|8次下载|举报文档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）晶态非晶态取向态液晶态织态指在单个大分子二级结构的基础上，许多这样的大分子聚集在一起而成的聚合物材料的结构由于高分子结构的如上特点，使高分子具有如下基本性质：比重小，比强度高，弹性，可塑性，耐磨性，绝缘性，耐腐蚀性，抗射线。
高分子物理9相分离
3、嵌段共聚物的微相分离
微相分离转变 ODT order-disorder transition n称为分离强度 segregation strength (n)c≈10.5+41n-1/3
3、嵌段共聚物的微相界面
链伸展Sstr-(R/R0)2 -(d/R0)2, 这里假定线团尺寸 与厚度成正比，R=d, 理想链尺寸R02=nv2/3。
F/kT= 1/2nv1/3/d + d2/(nv2/3) ，对d取最小，得到 den2/3v1/31/6. F/kT=2(n)1/3, 经实验检验
3、嵌段共聚物的微相分离
弱相分离n<100 weak segregation
强相分离n>100 strong segregation
作业9
某二元共混物的Flory-Huggins相互作用参数 =A+B/T在-23.2C时是-0.43000, 在6.8C时是 -0.21571，已知两组分高分子分别有一万和两万个 重复单元，试计算 1）A、B参数值； 2）混合临界温度； 3）判断相图是UCST型还是LCST型，并作说明。
http://www.mate.tue.nl/mate/research/index.php/7
相分离的动力学机制
AC点之间以及DB点之间2fm/2=/>0, 组分 朝低浓度扩散downhill diffusion, 小涨落不足以 导致相分离，亚稳态，足够大的涨落才引发新 相，称为成核生长机制 nucleation and growth, NG
F
{f m
( )2 ]}d
高分子物理名词解释
高分子物理名词解释1、近程结构：高分子重复单元的化学结构和立体结构合称为高分子的近程结构2、远程结构：由若干个重复单元组成的大分子的长度和形状称为高分子的远程结构3、链段与链节：高分子链中能自由取向并在一定范围独立运动的最小单元称为链段。
链节是指高分子链中不断重复的单元。
4、均方旋转半径：分子链质心与组成该分子链所有链段质心之间矢量距离的均方值。
5、大分子链的末端距：高分子链中由一端指向另一端的有向线段6、构型与构象：构象系指由C-C单键内旋转而形成的空间排布。
构型系指化学键连接的邻近原子或原子团之间的空间状态表征。
7、液晶态：某些物质的结晶受热熔融或被溶剂溶解之后，仍部分地保持晶态物质分子的有序排列，呈现各项异性的物理性质，形成一种兼有晶态和液态部分性质的过渡状态，称为液晶态。
8、取向函数：9、高斯链：统计单元为一个链段且链段与链段之间自由结合，无规取向的高分子链称为等效自由结合链，因为其链段分布函数服从高斯分布，故也称为高斯链。
10、等规立构：聚合物一种或两种构型的结构单元以单一顺序重复排列。
11、无规立构：手性中心的构型呈无规排列。
12、柔顺性和刚性：高分子长链能以不同程度卷曲的特性。
13、UCST 和LCST ：最高共溶温度和最低共溶温度。
14、凝胶和冻胶：凝胶是高分子链之间以化学键形成的交联结构的溶胀体，加热不溶不熔，既是高分子的浓溶液，又是高弹性的固体。
冻胶是由高分子间以分子间作用力形成的，加热时可以溶解。
15、高分子电解质：在侧链中有许多可电离的离子型基团的高分子称为高分子电解质。
16、溶解度参数δ：1.高分子化合物：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1万以上的化合物。
2.近程结构：构成大分子链的结构单元的化学组成和物理结构。
3.远程结构：由数目众多结构单元构成的分子链的长短及其空间形态和结构。
4.凝聚态结构：从物理学角度界定聚合物的微观结构类型。
5.化学结构：除非通过化学键断裂并同时生成新键才能产生改变的分子结构。
一.高分子物理名词解释
一、名词解释1.构象2.内聚能密度3.溶度参数4.特性粘数5.松驰进程和应力松弛6.柔性链与刚性链7、θ溶剂、良溶剂与沉淀剂八、结构异构与立体异构九、普弹形变与高弹形变10、蠕变与应力松弛1一、介电系数与介电损耗1二、溶致液晶与热致液晶13、热塑性弹性体与硬弹性体14、单轴取向与双轴取向1五、线性聚合物与体型聚合物1六、无规立构、无规取向、无规线团与无规共聚17、全同、间同与杂同异构1八、溶胀、溶胀因子、溶胀比与溶度参数1九、银纹与裂纹20、屈服与断裂、屈服现象与屈服点2一、溶液纺丝与熔融纺丝2二、凝胶与冻胶23、增塑、塑韧与增弹24、玻璃化转变与热力学二级转变2五、第二维里系数A2与χ1参数2六、膜渗透压法与气相渗透法27、微分质量散布曲线与积分质量散布曲线2八、链段与链节2九、构型与构象30、均方结尾距与均方旋转半径3一、伸直链与锯齿形链3二、理想弹簧与理想粘壶33、介电常数、介电松弛与介电损耗34、牛顿流体与非牛顿流体3五、相对粘度、增比粘度、比浓粘度、对数比浓粘度与特性粘度3六、溶液粘度、本体粘度、表观粘度、零剪切粘度37、拉伸模量（杨氏模量）、剪切模量与本体模量3八、熔点与熔限3九、串联模型与并联模型40、有限溶胀与无穷溶胀4一、抗冲强度4二、增塑、反增塑、自增塑、内增塑与外增塑43、取向、取向因子与解取向44、锯齿形构象与螺旋形构象4五、单晶、球晶、伸直链晶4六、缨状微束模型、折叠链模型47、慢慢降温分级法、沉淀分级法与梯度淋洗分级法4八、假塑性流体、胀塑性流体与宾汉流体4九、滞后与内耗50、凝胶与凝胶色谱5一、松弛、松弛时刻与松弛时刻谱5二、普弹性、高弹性、强迫高弹性、粘弹性与熵弹性53、自由结合链、自由旋转链与等效自由结合链（高斯链）54、聚集态与相态5五、结晶度与取向度5六、脆化温度、耐寒性与强迫高弹57、介电损耗与力学损耗5八、储能模量与耗能模量（损耗模量）5九、体积电阻与表面电阻60、电击穿、本征击穿、热击穿与放电击穿6一、应力集中与应力松弛6二、抗张强度（拉伸强度、断裂强度）、冲击强度与抗弯强度（挠曲强度）63、拉伸应力、剪切应力与真应力64、出口膨胀与颈缩（细颈化）6五、多分散性、多分散系数与散布宽度指数6六、自由体积与流体力学体积67、均相成核与非均相成核（异相成核）6八、自由旋转与受阻内旋转6九、碳链高分子与元素高分子70、刚性因子（空间位阻参数）、无扰尺寸与极限特征比7一、聚电解质7二、牛顿流体与幂律流体73、挤出胀大与熔体破裂74、导电高聚物7五、结晶、非晶（无定形）与液晶7六、自由体积理论77、流变学与出口膨胀7八、一级结构、二级结构与三级结构7九、塑料耐热性与橡胶耐寒性80、模量与柔量8一、淬火（骤冷）与退火（回火）82、晶态的两相模型与非晶态的两相球粒模型83、聚合物与齐聚物84、晶胞、晶胞参数、晶系85、近程结构与远程结构8六、脆性、韧性与抗冲击强度87、共混与共聚88、θ溶剂、θ温度与θ状态89、排斥体积与保留体积90、合金与高分子合金91、主链液晶与侧链液晶92、玻璃化转变温度、维卡耐热温度与热形变温度（软化温度）93、溶胀与挤出物胀大。
高分子物理
一．名词解释1. 链段：高分子链上能独立运动（或自由取向）最小单元。
2. 溶胀：高聚物溶解前吸收溶剂而体积增大的现象。
3. 蠕变：在恒温下施加一定的恒定外力时，材料的形变随时间而逐渐增大的力学现象。
4. 介电损耗：在交变电场的作用下，电介质由于极化而消耗的电能。
5. 构象：由于单键的内旋转而产生的分子中原子在空间位置上的变化叫构象。
6. 分子量分布宽度指数：描述聚合物分子量分布宽度的常用参数之一，是实验中各个分子量与平均分子量之间差值的平方平均值，可简明地描述聚合物试样分子量的多分散性。
有重均和数均之分。
其数值越大，表明其分子量分布越宽。
7. 时温等效原理：指升高温度和延长观察时间对于聚合物的分子运动是等效的，对于聚合物的粘弹行为也是等效的。
8. 高分子链：单体通过聚合反应连接而成的链状分子，称为高分子链，高分子中的重复结构单元的数目称为聚合度。
9. 构型：指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列，或指分子中原子的键接方式。
这种排列是稳定的，要改变构型必须经过化学键的断裂和重组。
构型不同的异构体有旋光、几何、键接三种。
10. 链段：由于分子内旋受阻而在高分子链中能够自由旋转的单元长度，称为链段。
作为一个独立运动的单元，是描述柔性的尺度。
11. 内聚能密度：把1mol 的液体或固体分子移到其分子引力范围之外所需要的能量为内聚能。
单位体积的内聚能称为内聚能密度，一般用CED 表示。
12. 溶解度参数：内聚能密度的平方根称为溶解度参数，一般用δ 表示。
13. 等规度：等规度是高聚物中含有全同立构和间同立构总的百分数。
14. 结晶度：结晶度即高聚物试样中结晶部分所占的质量分数(质量结晶度)或者体积分数(体积结晶度)。
15. 介电性：包括介电系数、介电损耗、介电击穿等，介电性的本质是物质在外场（电场、力、温度等）作用下的极化。
16. 海岛结构：两种高聚物相容性差，共混后形成非均相体系，分散相分散在连续相中，像小岛分散在海洋中一样，称为海岛结构。
(完整版)高分子物理详细重点总结
名词解释：1. 时间依赖性：在一定的温度和外力作用下，高聚物分子从一种平衡态过渡到另一种平衡态需要一定的时间2. 松弛时间τ :橡皮由ΔX(t)恢复到ΔX(0)的 1/e 时所需的时间3. 松弛时间谱：松弛过程与高聚物的相对分子质量有关，而高聚物存在一定的分子量分布，因此其松弛时间不是一个定值，而呈现一定的分布。
4. 时温等效原理：升高温度或者延长观察时间(外力作用时间)对于聚合物的分子运动是等效的，对于观察同一个松弛过程也是等效的。
5. 模量：材料受力时，应力与应变的比值6. 玻璃化温度：为模量下降最大处的温度。
7. 自由体积：任何分子的转变都需要有一个自由活动的空间 ,高分子链活动的空间8. 自由体积分数(f)：自由体积与总体积之比。
9. 自由体积理论：当自由体积分数为 2.5%时，它不能够再容纳链段的运动，链段运动的冻结导致玻璃化转变发生。
10. 物理老化：聚合物的某些性质随时间而变化的现象11. 化学老化：聚合物由于光、热等作用下发生的老化12. 外增塑：添加某些低分子组分使聚合物 T g 下降的现象13. 次级转变或多重转变： Tg 以下，链段运动被冻结，存在需要能量小的小尺寸运动单元的运动14. 结晶速率：物品结晶过程进行到一半所需要时间的倒数15. 结晶成核剂：能促进结晶的杂质在结晶过程中起到晶核的作用16. 熔融：物质从结晶态转变为液态的过程17. 熔限：结晶聚合物的熔融过程，呈现一个较宽的熔融温度范围18. 熔融熵S m ：熔融前后分子混乱程度的变化19. 橡胶: 施加外力时发生大的形变，外力除去后可以恢复的弹性材料20. 应变: 材料受到外力作用而所处的条件使其不能产生惯性移动时 ,它的几何形状和尺寸将发生变化21. 附加应力：可以抵抗外力的力22. 泊松比：拉伸实验中材料横向应变与纵向应变比值的负数23. 热塑性弹性体：兼有橡胶和塑料两者的特性，在常温下显示高弹，高温下又能塑化成型24. 力学松弛：聚合物的各种性能表现出对时间的依赖性25. 蠕变：在一定的温度下和较小恒应力的持续作用下，材料应变随时间的增加而增大的现象26. 应力松驰：在恒定温度和形变保持不变条件下，聚合物内部应力随时间的增加而逐渐衰减的现象27. 滞后：聚合物在交变应力作用下形变落后于应力变化的现象28. 力学损耗或者内耗：单位体积橡胶经过一个拉伸 ~ 回缩循环后所消耗的功29. 储存模量 E’：同相位的应力与应变的比值30. 损耗模量 E”：相差 90 度相位的应力振幅与应变振幅的比值31. Boltzmann 叠加原理：聚合物的力学松弛行为是其整个历史上各松弛过程的线性加和32. 应变软化：随应变增大，应力不再增加反而有所下降33. 银纹屈服：聚合物受到张应力作用后，由于应力集中产生分子链局部取向和塑性变形，在材料表面或内部垂直于应力方向上形成的长 100 、宽 10 、厚为 1 微米左右的微细凹槽或裂纹的现象34. 裂纹：由于分子链断裂而在材料内部形成的空隙，不具有强度，也不能恢复。
高分子物理名词解释
第一章高分子链的结构全同立构：高分子链全部由一种旋光异构单元键接而成间同立构：高分子链由两种旋光异构单元交替键接而成构型：分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列，这种排列是热力学稳定的，要改变构型必需经过化学键的断裂与重组分子构造（Architecture）：指聚合物分子的各种形状，一般高分子链的形状为线形，还有支化或交联结构的高分子链，支化高分子根据支链的长短可以分为短支链支化和长支链支化两种类型共聚物的序列结构：是指共聚物根据单体的连接方式不同所形成的结构，共聚物的序列结构分为四类：无规共聚物、嵌段共聚物、交替共聚物、接枝共聚物接枝共聚物：由两种或多种单体经接枝共聚而成的产物，兼有主链和支链的性能。
嵌段共聚物（block copolymer）：又称镶嵌共聚物，是将两种或两种以上性质不同的聚合物链段连在一起制备而成的一种特殊聚合物。
环形聚合物：它的所有结构单元在物理性质和化学性质上都是等同的超支化聚合物：是在聚合物科学领域引起人们广泛兴趣的一种具有特殊大分子结构的聚合物构象：由于σ单键旋转而产生的分子在空间的不同形态。
链段：高分子链上划分出的可以任意取向的最小单元或高分子链上能够独立运动的最小单元称为链段。
链柔性：是指高分子链在绕单键旋转自由度，旋转可导致高分子链构象的变化，因为伴随着状态熵增大，自发地趋向于蜷曲状态的特性。
近程相互作用：是指同一条链上的原子或基团之间，沿着链的方向，因为距离相近而产生相互作用远程相互作用：因柔性高分子链弯曲所导致的沿分子链远距离的原子或基团之间的空间相互作用。
远程相互作用可表现为斥力或引力，无论是斥力还是引力都使旋转受阻，构想数减少，柔性下降，末端距变大。
自由连接链：假定分子是由足够多的不占体积的化学键自由结合而成，旋转时没有键角限制和位垒障碍，其中每个键在任何方向取向的几率都相同。
（极端理想化假设）自由旋转链：假定链中每一个键都可以在键角所允许的方向自由转动，不考虑空间位阻对转动的影响等效自由连接链：若干个键组成的一链段算作一个独立的单元，称之为“链段”，链段间自由结合，无规取向，这种链的均方末端距与自由连接链的计算方式等效。
高分子物理习题答案(名词解释4-9章)
第4章 聚合物的分子量与分子量分布1.统计平均分子量由于聚合物分子量具有两个特点，一是其分子量比分子大几个数量级，二是除了有限的几种蛋白质高分子外，分子量都不是均一的，都具有多分散性。
因此，聚合物的分子量只有统计意义，用实验方法测定的分子量只是具有统计意义的平均值。
2.微分分子量的分布函数0000()()()1()1n M dM n m M dM mx M dM w M dM ∞∞∞∞====⎰⎰⎰⎰以上是具有连续性的分子量分布曲线 3.分子量分布宽度实验中各个分子量与平均分子量之间差值的平方平均值 4.多分散系数α表征聚合物式样的多分散性。
w n M M α=或zwM M α= 5. Tung (董履和)分布函数表征聚合物的分子量分布，是一种理论分布函数，在处理聚合物分级数据时十分有用。
6.散射介质的Rayleigh 比表征小粒子所产生的散射光强与散射角之间的关系，公式为2(,)iI r R I θθγ= 7.散射因子()P θ表征散射光的不对称性参数，()P θ是粒子尺寸和散射角的函数。
具体公式如下：222216()1sin 3()2P S πθθλ-=-'注：nλλ'=，2S--均方旋转半径，λ'-入射光在溶液中的波长8.特性粘数[]η表示高分子溶液0c →时，单位浓度的增加对溶液比黏度或相对黏度对数的贡献，具体公式如下：0ln []limlimsprc c ccηηη→→==9.膨胀因子χχ维溶胀因子，在Flory 特性黏数理论中应用方式为;2220h hχ=10. SEC 校正曲线和普适校正曲线(1) SEC 校正曲线：选用一组已知分子量的单分散标准样品在相同的测试条件下做一系列的色谱图。
(2) 普适校正曲线：322()[]h Mφη=以lg[]M η对e V 作图，对不同的聚合物试样，所得的校正曲线是重合的。
第5章 聚合物的分子运动和转变1.玻璃-橡胶转变(玻璃化转变)非晶态聚合物的玻璃化转变即玻璃-橡胶转变，对于晶态聚合物是指其中的非晶部分的这种转变。
高分子物理课件：第9讲 聚合物的结晶态
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聚合物在晶体中的构象
1. 能量最低原则 2. 周期最短原则
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1.1 结晶聚合物的结构模型
1）缨状胶束模型
缨状胶束模型，又称为两相结构模型，多年来被大家 公认为结晶聚合物的结构模型。 这种模型认为高聚物在结晶时总不能完全结晶，而只 能是部分结晶；有晶区，同时还存在着非晶区，具有 两相同时并存的结构状态；每个高分子链可贯穿好几 个晶区，在非晶区中分子链是卷曲而相互缠结的。
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如果以h0、h∞和ht分别表示膨胀计的起始、最终和t时间的读数， 将实验得到的数据作（ht-h∞）/（h0-h∞）对t的图，则可得到反 S形的曲线。
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由于结晶过程所需的全部时间不易测量，通常规定体 积收缩进行到一半所需时间的倒数1/t1/2，作为实验温 度下的结晶速度。
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2）折叠链结构模型
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图3.6支持了规整折叠模型。
图3.7给出了包括多种类型缺陷在内的结构示意图， 由于高分子的分子链很长，结晶速度又很快，因此在 结晶中必然存在很大的缺陷
3、偏光显微镜法 原理：在偏光显微镜下可以直接观察到球晶的轮廓
尺寸。配上热台，就可在等温条件下观察聚合物球 晶的生长过程，测量球晶的半径随时间的变化。
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高分子物理知识点
构象：具有一定组成和构型的高分子链通过单键的内旋转而形成的分子中的原子在空间的排列 柔性：高分子链中单键内旋的能力； 高分子链改变构象的能力； 高分子链中链段的运动能力； 高分子链自由状态下的卷曲程度。
链段：两个可旋转单键之间的一段链，称为链段 影响柔性因素：1支链长，柔性降低;交联度增加，柔顺性减低。
2一般分子链越长，构象数越多，链的柔顺性越好。
3分子间作用力越大，聚合物分子链所表现出的柔顺性越小。
分子链的规整性好，结晶，从而分子链表现不出柔性。
控制球晶大小的方法： 1控制形成速度；2采用共聚方法，破坏链的均一性和规整性，生成较小的球晶； 3外加成核剂，可获得小甚至微小的球晶。
聚合物的结晶形态：1单晶：稀溶液，慢降温，螺旋生长 2球晶：浓溶液或熔体冷却3树枝状晶：溶液中析出，低温或浓度大，分子量大时析出； 4纤维状晶：存在流动场，分子量伸展，并沿流动方向平行排列； 5串晶：溶液低温，边结晶边搅拌； 6柱晶：熔体在应力作用下冷却结晶；7伸直链晶：高压下融融结晶，或熔体结晶加压热处理。
结晶的必要条件：1内因： 化学结构及几何结构的规整性； 2外因：一定的温度、时间。
结晶速度的影响因素：1温度——最大结晶温度：低温有利于晶核形成和稳定，高温有利于晶体生长；2压力、溶剂、杂质：压力、应力加速结晶，小分子溶剂诱导结晶； 3分子量：M 小结晶速度块，M 大结晶速度慢；熔融热焓∆H m ：与分子间作用力强弱有关。
作用力强，∆H m 高 熔融熵∆S m ：与分子间链柔顺性有关。
分子链越刚，∆S m 小 聚合物的熔点和熔限和结晶形成的温度T c 有一定的关系：结晶温度Tc 低(< Tm )，分子链活动能力低，结晶所得晶体不完善，从而熔限宽，熔点低；结晶温度Tc 高(~ Tm )，分子链活动力强，结晶所得晶体更加完善，从而熔限窄，熔点高。
取向：在外力作用下，分子链沿外力方向平行排列。
聚合物的取向现象包括分子链、链段的取向以及结晶聚合物的晶片等沿特定方向的择优排列。
高分子物理全部课后习题答案(详解)金日光、华幼卿第三版
高分子物理答案（第三版）第1章高分子的链结构1.写出聚氯丁二烯的各种可能构型。
等。
2．构象与构型有何区别？聚丙烯分子链中碳—碳单键是可以旋转的，通过单键的内旋转是否可以使全同立构聚丙烯变为间同立构聚丙烯？为什么？答：（1）区别：构象是由于单键的内旋转而产生的分子中原子在空间位置上的变化，而构型则是分子中由化学键所固定的原子在空间的排列；构象的改变不需打破化学键，而构型的改变必须断裂化学键。
（2）不能，碳-碳单键的旋转只能改变构象，却没有断裂化学键，所以不能改变构型，而全同立构聚丙烯与间同立构聚丙烯是不同的构型。
3. 为什么等规立构聚丙乙烯分子链在晶体中呈31螺旋构象，而间规立构聚氯乙烯分子链在晶体中呈平面锯齿构象？答（1）由于等归立构聚苯乙烯的两个苯环距离比其范德华半径总和小，产生排斥作用，使平面锯齿形（…ttt…）构象极不稳定，必须通过C-C键的旋转，形成31螺旋构象，才能满足晶体分子链构象能最低原则。
（2）由于间规聚氯乙烯的氯取代基分得较开，相互间距离比范德华半径大，所以平面锯齿形构象是能量最低的构象。
4. 哪些参数可以表征高分子链的柔顺性？如何表征？答：（1）空间位阻参数（或称刚性因子），值愈大，柔顺性愈差；（2）特征比Cn，Cn值越小，链的柔顺性越好；（3）连段长度b，b值愈小，链愈柔顺。
5．聚乙烯分子链上没有侧基，内旋转位能不大，柔顺性好。
该聚合物为什么室温下为塑料而不是橡胶？答：这是由于聚乙烯分子对称性好，容易结晶，从而失去弹性，因而在室温下为塑料而不是橡胶。
6. 从结构出发，简述下列各组聚合物的性能差异：（1）聚丙烯睛与碳纤维；（2）无规立构聚丙烯与等规立构聚丙烯；（3）顺式聚1，4-异戊二烯（天然橡胶）与反式聚1，4-异戊二烯（杜仲橡胶）。
（4）高密度聚乙烯、低密度聚乙烯与交联聚乙烯。
7. 比较下列四组高分子链的柔顺性并简要加以解释。
解：8. 某单烯类聚合物的聚合度为104，试估算分子链完全伸展时的长度是其均方根末端距的多少倍？（假定该分子链为自由旋转链。
光学双折射法测定合成纤维的取向度-高分子物理-实验9-09
实验九 光学双折射法测定合成纤维的取向度一、实验目的1．通过初步掌握测定合成纤维双折射的油浸法，了解纤维取向的测试方法及油浸法原理。
2．掌握偏光显微镜的结构和使用3．学会用阿贝折光仪测定液体的折光指数。
二、实验原理结晶性聚合物经过纺丝后，为了提高纤维的强度，需要对此进行牵引，使得纤维中的高分子微晶体（或高分子链）沿着纤维轴的方向有一定程度的取向。
与此同时，聚合物的结晶度逐渐上升，伸长降低，纤维的强度增加。
显然，牵引力越大，高分子微晶体（或高分子链）沿着纤维轴的方向取向的程度也就越高，纤维的强度也就越大。
由此可见，测定高分子微晶体（或高分子链）沿着纤维轴的方向取向的程度有着非常现实的意义。
考虑到高分子微晶体（或高分子链）沿纤维轴的方向取向必然会导致结晶性聚合物光学各项异性的增加，因此纤维的取向程度必然和纤维在纵向和轴向上折射率的差相关。
测定聚合物双折射的方法很多，常用的有“油浸法”和“光程差法”。
油浸法可用于测定各种截面形态纤维的表层双折射，本实验即用油浸法测定纤维的双折射。
为了使纤维具有足够高的强度和弹性，就要求整个大分子处于取向状态而分子链段处于解取向状态。
纤维结构单元的取向造成了纤维力学、热学、光学等性质的各向异性，反过来我们可以通过它各向异性的特点来研究纤维的取向程度。
本实验就是利用纤维的光学各向异性来研究纤维的取向。
当光线通过未取向的纤维时（即纤维是光学各向同性的），折光指数与方向无关，当光线通过取向的纤维时（即纤维是光学各向异性的），则平行于纤维轴方向的折光指数n ，与垂直于纤维轴方向的折光指数不等，二者之差称为纤维的双折射。
&n ⊥n n n ⊥Δ=−&高分子链沿纤维方向的排列越规整，取向度越大，则两个方向上的折光指数差Δn 越大，所以可用双折射的大小来度量纤维的取向，但要注意，双折射反应的是小尺寸范围内的取向，并且所测得的是晶区和非晶区两种取向的总效果。
测量纤维取向方法有多种，以油浸法比较简单，同时由于油浸法能测折光指数不易直接测(a) (b)图1 贝克线产生图解图2 偏光显微镜中的贝克线n1浸油的折光率n2晶体的折光率 1.纤维轮廓线 2.贝克线定的细小固体物质，更显示了油浸法的优点。
第三版高分子物理课后习题答案详解
第三版⾼分⼦物理课后习题答案详解第1章⾼分⼦的链结构1.写出聚氯丁⼆烯的各种可能构型，举例说明⾼分⼦的构造。
等。
举例说明⾼分⼦链的构造：线形：聚⼄烯，聚α-烯烃环形聚合物：环形聚苯⼄烯，聚芳醚类环形低聚物梯形聚合物：聚丙烯腈纤维受热，发⽣环化形成梯形结构⽀化⾼分⼦：低密度聚⼄烯交联⾼分⼦：酚醛、环氧、不饱和聚酯，硫化橡胶，交联聚⼄烯。
2．构象与构型有何区别？聚丙烯分⼦链中碳—碳单键是可以旋转的，通过单键的内旋转是否可以使全同⽴构聚丙烯变为间同⽴构聚丙烯？为什么？答：（1）区别：构象是由于单键的内旋转⽽产⽣的分⼦中原⼦在空间位置上的变化，⽽构型则是分⼦中由化学键所固定的原⼦在空间的排列；构象的改变不需打破化学键，⽽构型的改变必须断裂化学键。
（2）不能，碳-碳单键的旋转只能改变构象，却没有断裂化学键，所以不能改变构型，⽽全同⽴构聚丙烯与间同⽴构聚丙烯是不同的构型。
3.为什么等规⽴构聚丙⼄烯分⼦链在晶体中呈螺旋构象，⽽间规⽴构聚氯⼄烯分⼦链在晶体中呈平⾯锯齿构象？答（1）由于等归⽴构聚苯⼄烯的两个苯环距离⽐其范德华半径总和⼩，产⽣排斥作⽤，使平⾯锯齿形（…ttt…）构象极不稳定，必须通过C-C键的旋转，形成31螺旋构象，才能满⾜晶体分⼦链构象能最低原则。
（2）由于间规聚氯⼄烯的氯取代基分得较开，相互间距离⽐范德华半径⼤，所以平⾯锯齿形构象是能量最低的构象。
4.哪些参数可以表征⾼分⼦链的柔顺性？如何表征？答：（1）空间位阻参数（或称刚性因⼦），值愈⼤，柔顺性愈差；（2）特征⽐Cn，Cn值越⼩，链的柔顺性越好；（3）连段长度b，b值愈⼩，链愈柔顺。
5．聚⼄烯分⼦链上没有侧基，内旋转位能不⼤，柔顺性好。
该聚合物为什么室温下为塑料⽽不是橡胶？答：这是由于聚⼄烯分⼦对称性好，容易结晶，从⽽失去弹性，因⽽在室温下为塑料⽽不是橡胶。
6.从结构出发，简述下列各组聚合物的性能差异：（1）聚丙烯睛与碳纤维；（2）⽆规⽴构聚丙烯与等规⽴构聚丙烯；（3）顺式聚1，4-异戊⼆烯（天然橡胶）与反式聚1，4-异戊⼆烯（杜仲橡胶）。
《高分子物理》名词解释
第一章高分子链的结构*近程结构：单个高分子内一个或几个结构单元的化学结构和立体化学结构。
又称高分子的一次结构。
*远程结构：整个分子的大小和在空间的形态，又称高分子的二次结构。
*构型：分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。
*构象：由于围绕单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态称作构象。
*键接结构：指聚合物大分子结构单元的连接方式。
*全同立构（等规立构）：结构单元含有不对称碳原子C*的聚合物，C －C 链成锯齿状放在一个平面上。
当取代基全部处于主链平面的一侧或者说高分子全部由一种旋光异构单元键接而成。
*间同立构（间规立构）：结构单元含有不对称碳原子C*的聚合物，C —C 链成锯齿状放在一个平面上。
当取代基相间的分布于主链平面的二侧或者说两种旋光异构单元交替键接。
无规立构：结构单元含有不对称碳原子C*的聚合物，C —C 链成锯齿状放在一个平面上。
当取代基在平面两侧作不规则分布或者说两种旋光异构体单元完全无规键接。
*柔顺性：高分子长链能发生不同程度卷曲的特性或者说高分子链能改变其构象的性质，简称柔性。
静态柔顺性：又称平衡态柔性，指的是高分子链处于较稳定状态时的卷曲程度。
*动态柔顺性：又称动力学柔性，指的是分子链从一种平衡态构象转变成另一种平衡态构象的容易程度。
*链段：高分子链上能独立运动的最小单元。
*等效自由结合链：在库恩统计法中，以链段为统计单元，链段看作刚性棒，自由连接，称为等效自由结合链。
*空间位阻参数σ：以σ来度量由于链的内旋转受阻而导致的分子尺寸增大程度的量度，σ愈小分子愈柔顺。
无扰尺寸A ：因为均方末端距与键数n 成正比，而n 又比例于分子量M ，所以可以用单位分子量的均方末端距作为衡量分子柔性的参数，A 值愈小，分子链愈柔顺. 极限特征比C ∞：链均方末端距与自由结合链的均方末端距的比值，当n →∞时的极限值。
链的柔性愈大，则C ∞值愈小。
*均方末端距：线型高分子链的两端直线距离的平方的平均值。
（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由于⾼分⼦结构的如上特点，使⾼分⼦具有如下基本性质：⽐重⼩，⽐强度⾼，弹性，可塑性，耐磨性，绝缘性，耐腐蚀性，抗射线。
此外，⾼分⼦不能⽓化，常难溶，粘度⼤等特性也与结构特点密切相关。
1.2⾼分⼦链的近程结构⾼分⼦链的化学结构可分为四类：（1）碳链⾼分⼦，主链全是碳以共价键相连：不易⽔解（2）杂链⾼分⼦，主链除了碳还有氧、氮、硫等杂原⼦：由缩聚或开环得到，因主链由极性⽽易⽔解、醇解或酸解（3）元素有机⾼分⼦，主链上全没有碳：具有⽆机物的热稳定性及有机物的弹性和塑性（4）梯形和螺旋形⾼分⼦：具有⾼热稳定性由单体通过聚合反应连接⽽成的链状分⼦，称为⾼分⼦链。
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Charpy Impact Strength 简支梁冲击强度
冲断试样所消耗的功
W i bd
KJ/m2
冲断试样的厚度和宽度
简支梁式冲击试验机（Charpy）示意图
摆锤式冲击试验
简支梁式
悬臂式
• 试样可用带缺口的和不带缺口的两种。 采用带缺口的试样是为了使缺口处试样 的截面积大大减小，受冲击时，试样断 裂一定发生于这一薄弱处，所有的冲击 能量都能在这局部被吸收，提高了试验 的准确性，但在计算冲击强度时，试样 的厚度指缺口处的剩余厚度。
玻璃态聚合物在不同温度下的应力-应变曲线
典型非晶态聚合物的拉伸应力-应变曲线
Point of elastic limit 弹性极限点
Yielding point 屈服点 Strain softening 应变软化
Y N D B
Breaking point 断裂点
B Y A
A
plastic deformation 塑性形变
Strain hardening 应变硬化
A E A
O
A y
B
非晶态聚合物在玻璃态的应力-应变曲线
• •
• •
•
以Y点为界分为二部分： Y点以前（弹性区域）：除去应力，材料能恢复原样，不 留任何永久变形。斜率即为扬氏模量。 Y点以后（塑性区域）：除去外力后，材料不再恢复原样， 而留有永久变形，我们称材料“屈服”了，Y点以后总的 趋势是载荷几乎不增加但形变却增加很多。 Y点：屈服点 Y点时对应的应力—屈服应力 Y点时对应的应变—屈服应变 B点：断裂点 B点对应的应力—断裂应力（断裂强度） B点对应的应变—断裂伸长率
§9-2 聚合物的塑性和屈服
Conclusion： 非结晶聚合物形变经历了普弹形变、应变软化（屈服）、 塑性形变(plastic deformation )（强迫高弹形变）、应变硬化 四个阶段 材料在屈服点之前发生的断裂称为脆性断裂brittle fracture ； 在屈服点后发生的断裂称为韧性断裂ductile fracture 。
第九章 聚合物的屈服和断裂
学习目的与要求
掌握高聚物的各种力学性能 能够正确分析各种应力-应变曲线 熟悉影响强度的因素 了解复合材料的力学性质与各组成的关系
力学性能是高聚物优异物理性能的基础
如：某高聚物摩擦、磨耗性能优良，但力学性能 不好，很脆——不能用它作减摩材料
• 如：作电线绝缘材料的高聚物，也要求它们有 一定的力学性能：强度和韧性。如果折叠几次 就破裂，那么这种材料的电绝缘性虽好，也不 能用作电线。
2、硬度
是衡量材料表面抵抗机械压力的能力的一种 指标。硬度的大小与材料的抗张强度和弹性模量 有关，而硬度试验又不破坏材料、方法简便，有 时作为估计材料抗张强度定义重替代方法。
§9-2 聚合物的塑性和屈服
9.2.1 应力-应变曲线 The tensile stress-strain curves
• Instron Tensile Testor 电子拉力机 • Material testing machine 材料试验机
(3)冲击强度 是衡量材料韧性的一种强度指标，
表征材料抵抗冲击载荷破坏的能力。通常定义为 试样受冲击载荷而折断时单位截面积所吸收的能 量。
W σi = bd
式中W为冲断试样所消耗的功。
冲击强度的测试方法很多，应用较广的有摆 锤式冲击试验、落重式冲击试验和高速拉伸等。
• 摆锤式冲击试验是让重锤摆动冲击标准 试样，测量摆锤冲断试样所消耗的功， 试样的安放方式有简支梁式和悬臂梁式。 简支梁式（Charpy试验）：试样两端支撑 着，摆锤冲击试样的中部； 悬臂梁式（Izod试验）：试样一端固定， 摆锤冲击自由端。
但要注意试样宽度与厚度在拉伸过程中是 随试样拉伸而逐渐减小的，由于达到最大载荷 时的b、d值的测量很不方便，工程上一般采用 起始尺寸来计算拉伸强度。由于整个拉伸过程 中，高聚物的应力和应变的关系并非线性的， 只要当变形很小时，高聚物才可视为虎克弹性 体，因此拉伸模量（扬氏模量）通常由拉伸初 始阶段的应力应变计算： E=（ΔP/bd）/（Δl/l0）
第九章 聚合物的屈服和断裂
本章的主要内容 • 材料的力学概念 • 高聚物的塑性和屈服 • 高聚物的断裂与强度 • 复合材料的力学性质
§9-1 材料的力学概念
●常见的材料力学术语
外力（external force） 内力（internal force） 应力（stress ） 应变（strain） 形变（deformation） 强度（strength） 泊松比（Poisson’s ratio） 模量（module） 柔量（compliance） 抗张强度（tensile strength ） 抗弯强度（flexural strength ） 抗冲击强度（impact strength ） 硬度（hardness） 回弹性（resilience） 韧性（tenacity） 疲劳（fatigue life）
材料力学术语
§9-1 材料的力学概念 1、机械强度
• 材料受力超过其所能承受的能力，材料就 要发生破坏。机械强度是材料抵抗外力破坏的 能力。 对于各种不同的破坏力，有不同的强度指 标。 采用不同的仪器设备和测试方法，可以得 到不同的强度。为了规范化，国际标准化组织 （ISO）制定了各种国际标准，各国据此制定 了国家标准。
式中ΔP 为变形较小时的载荷。 Nhomakorabea(2)弯曲强度 也称挠曲强度，是在规定试 验条件下，对标准试样施加静弯曲力矩， 直到试样被折断为止，试验过程中最大载 荷P，按下式计算弯曲强度
PL 0 σ t = 1 .5 bd 2
3 ΔP L 0 Et = 3 4bd δ 0
弯曲模量为
L0，b，d --- 试样的长、宽、厚； △P，δ 0 ---弯曲形变较小时的载荷和绕度。挠度是试 样着力处的位移。
• (1)拉伸强度 在规定的试验温度、湿度和试验 速度下，在标准试样上沿轴向施加拉伸载荷， 直到试样被拉断为止，断裂前试样承受的最大 载荷P与试样宽度b和厚度d的乘积的比值。 σt=P/bd
宽度b
厚度d
P
Instron 5569电子万能材料试验机 （electronic material testing system）