高分子物理复习资料归纳
(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。
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高分子物理重要知识点
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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
高分子物理复习
1 高分子链近程结构和远程结构的主要内容,并能举例说明各自对性能的影响?
一次(近程)结构:是构成高分子链的最基本微观结构,包括化学组成、构造、构型和共聚物的序列结构。
近程结构:直接影响T m、ρ、溶解性、粘度、粘附性
二次(远程)结构:大分子链的大小(分子量、均方旋转半径和均方末端距)和形态(高分子链的构象、柔性与刚性)
远程结构:(小分子没有,大分子独有):赋予高分子链柔性,致使聚合物有高弹性。
2 构象、构型、柔顺性、链段、自由连接链、等效自由连接链等基本概念?
构型(configuration)是指分子中由化学键所固定的原子、原子团在空间的排列。
构象(conformation)可定义为由于单键的内旋转而产生的大分子在空间的不同形状。构象与构型区别:构型的改变一定要通过化学键的破坏和重组(近程结构).
构象的改变不设计化学键的破坏,在外力作用下很容易改变,不管在外力作用下高分子链呈现什么固定的形态或形状都属于构象的范畴.(远程结构)
所谓柔顺性,高分子链能够通过内旋转作用改变其构象的性能称为高分子链的柔顺性。高分子链能形成的构象数越多,柔顺性越大。高分子的柔顺性是高分子材料的性能不同于小分子物质的主要原因。
把由若干个键组成的一段链作为一个独立运动的单元,称为“链段”。
自由连接链(freely jointed chain):即键长l固定,键角 不固定,内旋转自由的理想化模型(即不考虑键角限制和内旋转位垒障碍)。
将一个原来含有n个键长为l、键角θ固定、旋转不自由的键组成的链,视为一个含有Z 个长度为b的链段组成的等效自由连接链。
高分子物理知识点总结
2009 年 11 月 8 日
2010 年北航材料学院研究生考试高分子物理大纲资料整理
高分子物理资料整理:本资料由安华和徐光跃整理录入。祝愿大家取得好成绩。 高分子化学及物理是高分子材料、复合材料等专业的基础课,它既是专业知识结构中重要的一 环,又是后续专业课程的基础。要求学生掌握高分子的合成反应、制备方法、高分子的结构、分子 运动与性能之间关系等方面的基本原理和基本知识,了解高聚物结构与性能的表征和研究手段,具 备通过化学合成制备高聚物、高聚物的分子设计、控制高聚物产品的性质的方法等方面的初步能力, 并能利用聚合物的结构性能关系分析解决实际高分子材料制造和工艺过程中的问题。 一、考试内容及要求 (一) 高分子化学 要求掌握:各类高分子材料的合成方法;逐步聚合、链式聚合及乳液聚合的反应原理、影响产 物结构的因素及对单体的要求;共聚物的合成及共聚组成的控制;聚合物的反应。 (二) 高分子物理 掌握高分子链结构的长、柔和复杂的特点;掌握高分子分子量与分子量分布的表征,部分掌握 分子量与分子量分布的测定方法(以粘度法与凝胶渗透色谱法为主) ; 理解高分子聚集态结构的多样性、复杂性与多缺陷特点;掌握高分子的结晶/熔化与分子结构和 外界条件的关系;了解并部分掌握高分子聚集态结构的研究/表征方法; 掌握高分子运动单元多重性及运动松弛时间分布宽的特点; 掌握相变与转变温度的物理意义;理解高聚物高弹性的特点、热力学本质与分子运动本质;理 解平衡高弹统计理论的假设、推导思路、结论及理论的应用意义与局限性; 掌握高聚物粘弹性的概念、简单的模型(最多四元件) 、数学表达式以及分别在线性和对数座标 中的曲线形式;理解影响粘弹性的各种内因与外因;理解高聚物粘弹性理论中的两个基本原理,了 解并部分掌握粘弹性的测定方法;部分掌握利用高聚物的力学性能与温度、时间与频率的关系研究 高分子运动的方法; 理解高聚物中冷拉、银纹等特殊现象的本质,理解高聚物断裂韧性的概念与断裂行为的特点, 理解影响高聚物应力-应变行为的结构因素与环境因素;理解高分子溶液的非理想性、高聚物熔体的 非牛顿性与弹性表现;掌握稀溶液理论与流变学中基本物理量的物理意义;结合高分子材料的加工 与应用,理解影响熔体粘度的各个因素并了解研究高聚物熔体流变行为的基本方法。 三、主要参考书目 《高分子化学(第四版) 》 ,潘祖仁主编,化工出版社,2007 《高分子物理》 ,过梅丽、赵得禄主编,北京航空航天大学出版社,2005 1. 高分子的结构 1.1高分子链结构的特点 A:既简单又复杂 形状: 构型: 共聚: 线形、支化、交联; 全同、间同、无规立构;全顺式、全反式; 无规、 交替、 嵌段、 接枝共聚 连接方式:头-尾、头-头(尾-尾);
高分子物理复习资料
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1、高聚物无气态的原因。
高聚物由于分子链很长,因而分子间的总吸引力能很大,要是它们汽化,需要供给的能量太大,即需要很高的温度,它远远超过大分子链断裂的温度,所以高聚物不存在气态。
2、温度形变曲线对材料的成型的意义。
当常温介于Tb与Tg之间时,主要用作塑料;当常温介于Tg与Tf之间时,主要用做橡胶;当常温介于Tf与Td之间时,主要用作胶黏剂和油漆。
3、硬质的PVC电缆料套管在架空的情况下,会愈来愈弯曲,为什么?用什么方法来减少
这一现象?
因为在架空的情况下,PVC电缆料套管出现了蠕变现象。方法:交联、取向、增强、引入芳杂环。
4、应力松弛。未经硫化的橡胶赢了可松弛到零,而经硫化的橡胶不能松弛到零的原因。
应力松弛是指在恒定形变下,物体的应力随时间的增加而逐渐衰减的现象。因为交联后的高聚物有交联键的存在,所以不能松弛到零。
5、法兰上的橡胶密封圈,时间用长了会失效的原因。
法兰上的橡胶在长期使用过程中,出现了老化现象。
6、高聚物的溶解过程。
线性高聚物:先溶胀,后溶解。极性晶态高聚物:不需要加热即溶解于极性溶剂中。非极性晶态高聚物:先熔融,再溶胀,后溶解。
7、不稳定流动与其影响因素。克服方法。
高聚物熔体在挤出时,如果应力超过一定极限,熔体往往会出现不稳定流动,挤出物外表不再是光滑的。影响因素:对于高分子熔体,黏度高,黏滞阻力大在较高的切变速率下,弹性形变的储能达到或超过克服黏滞阻力的流动能量时,导致不稳定流动的发生。克服方法:减小模口,增加模口长度。
8、取向与解取向。结晶高聚物与非结晶高聚物的取向的异同。
高分子物理考试重点
高分子物理考试重点 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
高分子物理考试重点
一、名词解释:
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θ溶液:
Avrami 方程: 用数学方程描述聚合物等温结晶过程。测定结晶度随时间的变化,这种方法测定的是结晶总速率(包括成核速率和生长速率)。通常用膨胀计法,由于结晶时有序排列而体积收缩,若比容在时间为0,t 和∞时分别为V 0,V t 和V ∞,则结晶过程可用Avrami 方程描述:(V t -V ∞)/(V 0-V ∞)=()
t n k W o W L -=exp 通过双对数作图,从斜率求n ,从截距求k ,n 称Avrami 指数,n=生长的空间维数+时间维数,异相成核的时间为0,均相成核为1,。k 用来表征结晶速率,k 越大,结晶速率越快。 平衡熔点:
熵弹性: 理想高弹性等温形变过程,只引起熵变,对内部保持不变,即只有熵的变化对理想高弹性的弹性有贡献,这种弹性称为熵弹性。
粘弹性:是材料对外界作用力的不同响应情况。对于聚合物,其力学性质可同时兼有不可回复的永久形变和可回复的弹性形变,介于理想弹性体和理想粘性体之间,形变与时间有关,但不是线性关系。此性质就是粘弹性。
力学损耗: 聚合物在应力作用下,形变的变化落后于应力的变化,发生滞后现象,每一个循环变化中就要消耗功,这个功就是力学损耗。
(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
高分子物理复习提要
高分子物理复习提要
1’ 高分子化学组成,高分子链接键接方式、序列,分子构造,分子链构型
2‘ 分子链大小(分子量,均方末端距,均方半径)分子链在空间的形态(构象、柔顺性)3’ 晶态,非晶态,液晶态,取向结构4‘ 多组分分子链体系,高分子生物体结构
一级与二级结构统称为链结构,四级结构为高级结构,三级与四级结构统称聚集态结构
1.碳碳PE PS PP PVC 可塑性好,键能低,强度低,化学性质差,耐热性差,不易水解
2.杂链高分子PI PSU PEO 易水解,化学稳定性差,芳香族用于工程塑料
3.元素高分子PDMS 可塑性和弹性好,热稳定性优良,但强度低
4.三维网状结构的交联高分子受热不能熔融,加入溶剂不可以溶解,只能溶胀——热固
性材料(①对线型高分子硫化或过氧化物交联②使用多官能团单体③具有一定分子量的齐聚物端基交联)交联度高弹性变差。两交联点间平均分子量越小,交联密度越高。
5.梯形高分子热稳定性好,高强度高模量
使用交联剂可以提高性能
(1)一级结构(近程结构)
1.线型高分子:柔顺性好,易结晶,高密度——热塑性高分子
2.支链短的高分子规整度差,不易结晶;长支链的高分子流动黏度大。整体结晶度密度强
度降低。
3.无规支化高分子规整性差,不易结晶,强度弱(低密度聚乙烯LDPE:软塑料制品和薄
膜);几乎无支化链高分子规整性好,易结晶,强度好(高密度聚乙烯HDPE:硬塑料制品、管、板材和包装容器)
4.构型:几何异构(反式结构规整度好,易结晶;天然橡胶以顺式结构为主)光学异构(全
同立构和间同立构规整性好,易于结晶,通常不具有旋光性,配位聚合可得到;自由基聚合多为无规立构)
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。
高分子物理总复习
具体表现如下:
a. 主链结构:主链由饱和单键所组成的聚合物,如C-C-,-C-N-,-C-O-,-Si-O-等,柔顺性较好,一般 Tg 不高:
CH2 CH CH3 Tg (oC) -18 CH2 O -50 CH3 Si O CH3 -123
2. Tg的影响因素 (1)化学结构 主链中引入孤立双键,可提高分子链的柔顺性,使 Tg降低,如: CH2 CH CH2-CH= CH-CH 2
2. 聚合物的晶态结构模型
聚合物晶态结构模型有三种: (1) 缨状胶束模型: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。 图6-7 缨状微束模型
Hale Waihona Puke Baidu
缨状微束模型的实验证据
铝箔
非晶PE
结晶PE
原因
分子量小 低分子部分的存 在会显著影响其机械强度
平均分子量和分子量分布是控制聚合物性能 的重要指标
1. 分子量
橡胶一般分子量较高,为了便于成型,要预先进行 炼胶以减少分子量至2×105左右。
合成纤维的分子量较低,通常为几万,否则粘度 较大,不易流出喷丝孔。 塑料的分子量一般介于橡胶和纤维之间。
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。
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内聚能(Cohesive Energy):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。大致相当于恒容下的汽化热,单位kJ/mol
∆E= ∆Hv-RT ∆Hv--摩尔汽化热 RT--转化为气体所做的膨胀功
内聚能密度(Cohesive Energy Density):单位体积的内聚能 CED= ∆E/Vm
交联点密度:交联的结构单元占总结构单元的分数,即每一结构单元的交联几率。
松弛时间(relaxation time ):在一定的温度或外场(力场、电场、磁场) 的作用下,聚合物从一种平衡状态通过分子运动到达另外一种与外界条件 相适应的新平衡态所需要的时间。 Tg:玻璃态向高弹态转变的温度,即链段开始运动或冻结的温度 Tf
CED越大,分子间作用力越大;
CED的求算方法最大溶胀比法最大极性粘度法 当CED<290J/m3, rubber 当CED在290~420J/m3 --plastic 当CED>420J/m3, fiber
粘弹性:聚合物材料组合了固体的弹性和液体的粘性两者的特征,这种行为叫做
粘弹性。粘弹性的表现:力学松弛
❁单体:合成聚合物的低分子量原料 ❁聚合物:许多大分子的聚集体 ❁玻璃化温度:非晶态高分子由玻璃态转变为高弹态时的温 度
❁偶合终止:两个链自由基的独电子相互结合成共价键,生 成饱和高分子的反应。 产物两端都是引发剂碎片,聚合度为链自由基重复单元数的 两倍。 ❁岐化终止:一个链自由基夺取另一个自由基上的氢原子或 其他原子而相互终止的反应。此时生成的高分子只有一端为 引发剂碎片,另一端为饱和或不饱和结构,两者各半,聚合 度与链自由基中的单元数相同。 ❁半衰期:引发剂分解至起始浓度的一般所需的时间,用 t1/2表示。
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第章高分子链的结构
一、概念:
构型与构象、链段、均方末端距、等规立构与无规立构、顺反异构、链的柔顺性、高斯链、无扰尺寸
二、知识点:
§组成与构造
●高分子结构分为高分子链结构和与高分子聚集态结构。
●高分子链的结构指高分子的结构和形态。包括:①化学组成、构造、构型、共聚物的序列结构,为近程结构或一级结构。②分子的大小与形态,为远程结构或二级结构,如伸直链、折叠链、钜齿链,螺旋链、无规线团。
●高分子聚集态结构(三级结构)是指高分子链之间的几何排列和堆砌状态。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。
●高分子链结构决定的聚合物的基本性能特点,凝聚态结构与材料的性能有着直接关系。
、第二页的※表,一些常见高分子的化学结构、缩写和俗称。
、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。旋光异构几何异构和链接异构。
●旋光异构:全同立构(或等规立构)、间同立构(或间规立构)、无规立构。由于内消旋或外消旋作用,即使等规度很好的高分子也没有旋光性。
一般自由基聚合只能得到无规立构聚合物。只有用特殊催化剂如催化剂进行配位聚合得到有规立构聚合物。例如:全同的结晶240℃;无规为不结晶,软化温度80℃。全同或间同的聚丙烯,结构比较规整,容易结晶,可纺丝做成纤维,而无规聚丙烯却是一种橡胶状的弹性体。几何异构(顺反异构)
例如:用钴、镍和钛催化系统可制得顺式构型含量大于的聚丁二烯称作顺丁橡胶。分子链与分子链之间的距离较大,不易结晶,在室温下是一种弹性很好的橡胶。用钒或醇烯催化剂所制得的聚丁二烯,主要为反式构型,分子链的结构比较规整,容易结晶,在室温下是弹性很差的塑料。
高分子物理复习总结
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第1章高分子链的结构1.1 高聚物的结构层次
构造(architecture):指分子链中原子的种类和排列,取代基和端基的种类、结构单元的排列顺序、支链的类型和长度等。
构型(configuration):是指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异构体、几何异构体和键接异构体。
构象(conformation):指分子中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做构象。
取代原子(取代基)绕碳-碳单键旋转时可形成的任何可能的三维或立体的图形。构象改变不破坏和形成化学键。
分子中取代原子或取代基的相互排斥,致使单键旋转受限制,故给定的分子中存在一个能量最低的优势构象。
文献也把高分子链的化学结构称为近程结构,而相应的高分子链的尺寸(分子量及分布)和形态(构象)称为远程结构。
1.2 组成和构造
1.2.1 结构单元的化学组成
高分子链---单体通过聚合反应连接而成的链状分子。
聚合度---高分子链中重复结构单元的数目。
链节---重复的基本结构单元。
按高分子链化学组成高聚物可分为:
(1)碳链高分子:分子主链全部由碳原子以共价键相连接而成。许多高聚物如聚乙烯、聚丙烯、聚
苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯属于这类高分子,它们只是侧基不同,侧基上可含有杂原子,主链都一样完全是碳。它们大多是由加聚反应制得。
(2)杂链高分子:分子主链由两种或两种以上的原子,包括碳、氧、氮、硫等以共价键相连接而成。常见的有聚酯、聚酰胺、酚醛树脂、聚甲醛、聚砜和聚醚等。它们主要由缩聚反应和开环聚合而制得。由于主链带有极性,所以较易水解。但是,耐热性、强度均较高,故通常用作工程塑料。
高分子物理总结
基本性质: 1. 各种结晶形态的生成条件、特点 2. 高聚物晶体结构的特点(分子晶体;各向异性;结晶缺 陷;六大晶系;同质多晶) 3. 高聚物晶体中的分子链构象(平面锯齿形;螺旋形) 4. 高聚物结晶过程的特点(不完善;熔限;受外力影响) 5. 成核机理(均相;异相) 6. 高聚物熔融特点(相变;边熔边升温) 7. 取向态结构材料的性质 8. 取向与结晶的关系 9. 液晶态结构的特点 10. 高分子液晶的性质(流变性)
OH H CH3 C
*
OH H
COOH
C* CH3 S(左式)
HOOC
R(右式)
单取代或不对称取代的饱和高分子主链中的C原子 都是不对称碳原子。
2)分类: 若把PP主链拉成平面 锯齿形,则 全同立构:甲基 在平面同一侧
CH3
CH3
CH3
CH2 CH CH2 CH CH2 CH
CH3 CH3 CH3 CH3百度文库
柔性先增加后几乎不变 ∵分子量较小时,随分子量↑(链长↑)整个 分子的构象数↑,但分子量增加到一定数值时 (链长达到一定长度),分子的构象数服从 统计规律,分子量对柔顺性的影响不存在。
支化,交联
短支链 分子间距↑ 作用力↓ 柔顺性↑ 长支链 阻碍链的内旋转起主导作用 柔顺性↓ 交联度不大,对柔顺性影响不大 橡胶 含硫2-3% 交联度大,柔顺性↓ 30%以上
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第一章、绪论
1. 聚合物的命名,能知道常见聚合物的单体
2. 名词解释:
单体:通过反应能制备高分子化合物的物质统称为单体。
结构单元:构成高分子主链结构一部分的单个原子或原子团,可包含一个或多个链单元。
聚合度:每个聚合物分子所含结构单元的数目。
分子量分布指数:表示分子量分布宽度的的参数D ,称为分布指数(聚合物的多分散程度)。定义:
均聚物:由一种结构单元通过共价键连接起来构成的聚合物。
共聚物:由两种或两种以上单体聚合而成的聚合物。
杂链高分子:主链由碳原子与其他原子以共价键连接而成的高分子化合物 缩合聚合:带有官能团的单体经过多次的重复缩合反应而逐步形成聚合物的过程。
加成聚合:是指带有不饱和键的单体通过加成的方式生成高分子化合物的反应。
第二章、逐步聚合
1. 常见缩聚反应的单体和聚合物结构
涤纶、聚酰胺、聚砜、聚醚化、聚硅氧烷化...
聚苯醚:2,6二甲基苯酚CH 3CH 3OH CH 3CH 3
O
n +O 2
n w
M M D =
聚二甲基硅氧烷:二甲基硅氧烷Cl-Si-Cl
CH3
CH 3
H2O
-HCl
O-Si
CH3
CH3
n
聚砜:
2.名词:
官能团:是决定有机化合物的化学性质的原子和原子团
官能度:一个分子中能参加反应的官能团数叫做官能度
线型缩聚:参加反应的单体都含有2个官能团,反应时分子沿着链端向两个方向增长,结果形成线型缩聚物的反应。
体型缩聚:参加反应的单体至少有一种含有2个以上的官能团,反应时分子向两个以上方向增长,结果形成体型交联结构缩聚物的反应。
3.线型缩聚反应特征
1)大分子链增长是逐步进行的
高分子物理期末复习要点
高分子物理期末复习要点
名词解释
1、玻璃化转变:是分子链段获得了足够的能量,以协同方式开始运动,不断改变构象,所导致的一系列物理性质如形变、模量、比体积、比热、密度、粘度、折光指数、介电常数等发生突变或不连续变化的过程。
2、时温等效原理:同一黏弹过程既可在较高温度和较短时间(或较高频率)外力作用下完成,也可在较低温度和较长时间(或较低频率)外力作用下完成。
3、构型:是指分子中由化学键所固定的原子在空间的排列,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。
4、应力集中:如果材料存在缺陷,受力时材料内部的应力平均分布状态将发生变化,使缺陷附近局部范围内的应力急剧地增加,远远超过应力平均值,这种现象称为应力集中。
5、构象:由于单键链旋转而产生的分子在空间的不同形态。
6、链段:分子链内可以自由取向并在一定范围内独立运动的最小单元。
7、松弛过程:聚合物在外界条件改变或受外力作用的条件下,需要一定的时间才能从一种平衡状态过渡到另一平衡状态,此过程即松弛过程。
8、蠕变:恒温条件下,恒定应力作用于材料产生的应变随时间延长而增大的现象。
9、应力松弛:发生弹性应变的材料维持其应变恒定所需应力随时间延长而逐渐减小的现象。
10、第二维利系数与Huggins参数:第2维利系数A与Huggins 参数χ意义类似,均指聚合物分子链段之间以及链段与溶剂分子之间的相互作用、溶液中链段间的排斥作用与链段-溶剂分子间作用竞争结果的量度。
11、Θ温度:溶液过量化学位等于零的温度,此时聚合物分子链
处于“无扰状态”。
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高物第一章习题
1.测量数均分子量,不可以选择以下哪种方法:(B)。
A.气相渗透法B.光散射法C.渗透压法D.端基滴定法
2.对于三大合成材料来说,要恰当选择分子量,在满足加工要求的前提下,尽量( B )分子量。
A.降低
B.提高
C.保持
D.调节
3.凝胶色谱法(GPC)分离不同分子量的样品时,最先流出的是分子量(大)的部分,是依据(体积排除)机理进行分离的。
4.测量重均分子量可以选择以下哪种方法:(D)
A.粘度法B.端基滴定法C.渗透压法D.光散射法
5. 下列相同分子量的聚合物,在相同条件下用稀溶液粘度法测得的特性粘数最大的为( D )
(A)高支化度聚合物(B)中支化度聚合物(C)低支化度聚合物(D)线性聚合物
6. 内聚能密度:定义克服分子间作用力,1mol的凝聚体汽化时所需的能量为内聚能密度,表征分子间作用力的强弱。
7. 同样都是高分子材料,在具体用途分类中为什么有的是纤维,有的是塑料,有的是橡胶?同样是纯的塑料薄膜,为什么有的是全透明的,有的是半透明的?
答:(1)塑料橡胶的分类主要是取决于使用温度和弹性大小。塑料的使用温度要控制在
玻璃化温度以下且比Tg室温低很多。
而橡胶的使用温度控制在玻璃化温度以上且Tg比室温高很多,否则的话,塑料就软
化了,或者橡胶硬化变脆了,都无法正常使用。玻璃化温度你可以理解为高分子材料由
软变硬的一个临界温度。塑料拉伸率很小,而有的橡胶可以拉伸10倍以上。
纤维是指长径比大于100以上的高分子材料,纤维常用PA(聚酰胺)等材料,这类材料有分子间和分子内氢键,结晶度大,所以模量和拉伸强度都很高,不容易拉断。
(2)结晶的高聚物常不透明,非结晶高聚物通常透明。不同的塑料其结晶性是不同的。加工条件不同对大分空间构型有影响,对结晶有影响,这些都能导致透明性不同。大多数聚合物是晶区和非晶区并存的,因而是半透明的。
8. 在用凝胶渗透色谱方法测定聚合物分子量时,假如没有该聚合物的标样,但是有其它聚合物的标样,
如何对所测聚合物的分子量进行普适标定?需要知道哪些参数?
参考答案:可以用其它聚合物标样来标定所测聚合物的分子量。当淋洗体积相同时,二者的特性粘数与分子量的乘积相等,即:
根据Mark-Houwink
所以需要知道被测聚合物和标样的K,a值(在GPC实验所用的溶剂中)
第二章 高分子的链结构
2、高聚物结构的特点:
1. 是由多价原子彼此以主价键结合而成的长链状分子,相对分子质量大,相对分子质量往往存着分布。
2. 一般高分子主链都有一定的内旋转自由度,可以使主链弯曲而具有柔性。
3.晶态有序性较差,但非晶态却具有一定的有序性。
4.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.。
5. 凝聚态结构的复杂性: 结构单元间的相互作用对其聚集态结构和物理性能有着十分重要的影响。
3、(,)(,)⎧⎧⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎧⎨⎨⎪⎪⎩⎩⎪⎪⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎩
结构单元的化学组成结构单元键接方式
结构单元空间立构近程结构支化高分子链结构交联结构单元键接序列高聚物结构高分子链尺寸分子量均方半径和均方末端距远程结构高分子链的形态构象柔性与刚性非晶态结构晶态结构高分子聚集态结构液晶结构
取向结构多相结构 题目示例:
(1)下列不属于聚合物聚集态结构的是:晶态结构、液晶结构、取向结构、交联
(2)下列不属于聚合物近程结构的是:化学组成、空间立构、头尾连接、构象
(3)高聚物结构分成高分子链结构和高分子聚集态结构,高分子链结构又
分成 和 。
3. 什么叫高分子链的柔顺性;影响高分子链柔顺性的因素有哪些?
柔顺性:高分子链能够改变其构象的性质称为~.
高分子链的柔顺性主要取决于以下因素:
1. 主链中含有共轭双键、芳杂环结构的高分子链的柔顺性较差.
2. 侧基的极性越强,相互间的作用力越大,其~越差.侧基体积越大,空间位阻越大,对链的内旋转愈不利,使链的刚性增加.
3. 分子链越长,~越大.
4. 高分子具有柔顺性的本质是什么?简要说明影响高分子链柔顺性的因素主要有哪些?
高分子链具有柔顺性的原因在于它含有许多可以内旋转的? 键,根具热力学熵增原理,自然界中一切过程都自发地朝熵增增大的方向发展。高分子链在无外力的作用下总是自发地取卷曲的形态,这就是高分子链柔性的实质。
影响因素主要有:
1.主链的结构;2.取代基; 3.氢键; 4.交联。
5.试用玻璃化转变理论的自由体积理论解释:冷却速度越快,测得的Tg 越高。
对高聚物熔体进行冷却时,聚合物的体积收缩要通过分子的构象重排来实现,显然需要时间。温度高于Tg时,高聚物中的自由体积足以使链段自由运动,构象重排瞬时即可完成,此时的体积为平衡体积。
如连续冷却,链段运动松弛时间将按指数规律增大,构象重排速率降低,将跟不上冷却速率,此时的体积总是大于该温度下的平衡体积。
6.单项选择题
1.高分子的基本运动是( B )。
A.整链运动B.链段运动C.链节运动
2.下列一组高聚物分子中,柔性最大的是( A )。
A.聚氯丁二烯
B.聚氯乙烯
C.聚苯乙烯
1.聚合物在溶液中通常呈(C)构象。
A.锯齿形B.螺旋形C.无规线团D.梯形
3.欲使某自由连接链(单烯类)均方末端距增加10倍,其聚合度必须增加()倍。(A)
A.10 B.20 C.100 D.50
7判断对错
. 聚丙烯分子链中碳-碳键是可以旋转的,因此可以通过单键的内旋转使全同立构聚丙烯转变为间同立构聚丙烯。( )
8.名词解释
链段:把由若干个键组成的一段链作为一个独立运动的单元,称为链段。
等效自由连接链:将含有n个键长为l、键角θ固定、旋转不自由的键组成的链视为一个含有Z个长度为b的链段组成的可以自由旋转的链,称为等效自由连接链。
九.排序题:(3×3=9)
1.比较下列聚合物的柔顺性:
PP,PE,PVC,PAN
2.比较下列聚合物的柔顺性:
聚乙烯聚二甲基硅氧烷聚甲基丙烯酸甲酯聚碳酸酯
聚二甲基硅氧烷>聚乙烯>聚甲基丙烯酸甲酯>聚碳酸酯
3、比较下列聚合物的玻璃化温度:
聚乙烯聚二甲基硅氧烷聚对苯二甲酸乙二醇酯聚碳酸酯
聚碳酸酯>聚对苯二甲酸乙二醇酯>聚乙烯>聚二甲基硅氧烷
10. 构型和构象有何区别?全同立构聚丙烯能否通过化学键(C-C单键)内旋转把“全同”变为“间同”,为什么?(5分)
首先写两者区别,强调构象是由于单键内旋转而引起,而构型是由于化学键所固定的原子在空间的排列。改变构象通过单键的内旋转即可达到,而改变构型需通过化学建的断裂与重组。(2分)
不能。首先指出从全同到间同的变化是构型的变化,必须通过化学建的断裂与重组才能改变构型。而单键内旋转只能改变构象,不能改变构型。(3分)
11.填空题
聚合物在溶液中通常呈(无规线团)构象,在晶体中呈(锯齿形)或(螺旋形)构象。
第三四章
一、选择题
1.假塑性流体的特征是( B )。