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高分子物理课件;第三章 高分子溶液及分子量

高分子物理课件;第三章 高分子溶液及分子量
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第一节 概述
一. 重要性 高分子溶液是生产实践和科学研究均要碰到的问题 生产实践中: ①浓溶液——油漆,涂料,胶粘剂,纺丝液,制备 复合材料用到的树脂溶液,高聚物/增塑剂浓溶液等。 ②稀溶液——分子量测定及分子量分级(分布)用 到的稀溶液。
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第一节 概述
科学研究中: 由于高分子稀溶液是处于热力学平衡态的真溶液,所 以可以用热力学状态函数来描述,因此高分子稀溶液 已被广泛和深入的研究过,也是高分子领域中理论比 较成熟的一个领域,已经取得较大的成就。通过对高 分子溶液的研究,可以帮助了解高分子的化学结构, 构象,分子量,分子量分布;利用高分子溶液的特性 (蒸汽压,渗透压,沸点,冰点,粘度,光散射 等),建立了一系列高分子的测定手段,这在高分子 的研究工作和生产质量控制上都是必不可少的手段。
第三章 高分子溶液及分子量
重点:
溶度参数、高分子溶液的θ状态 分子量的表征方式及公式 高聚物溶解特征,溶剂对聚合物溶解能力的判定 试设计实验,测试聚乙烯醇的黏均分子量
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高分子溶液
第一节 概述 第二节 高聚物的溶解
溶解过程 溶剂的选择 第三节 高分子溶液的热力学 理想溶液热力学 高分子溶液与理想溶液的偏差 高分子溶液理论
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非晶高聚物的溶胀与溶解
溶胀又分为两种:
①无限溶胀:线型聚合物溶于良溶剂中,能无限制 吸收溶剂,直到溶解成均相溶液为止。所以溶 解也可看成是聚合物无限溶胀的结果。
例:天然橡胶在汽油中;PS在苯中 ②有限溶胀:对于交联聚合物以及在不良溶剂中的
线性聚合物来讲,溶胀只能进行到一定程度为 止,以后无论与溶剂接触多久,吸入溶剂的量 不再增加,而达到平衡,体系始终保持两相状 态。
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第一节 概述

高分子物理化学全套课件

高分子物理化学全套课件
• 蛋白质在生命体内担当着物质输送、代谢、光 合成、运动和信息传递等重要功能。例如由于 肌肉中肌动朊和肌球朊两种蛋白质的特殊的配 臵,它们的相互作用实现了肌肉的收缩机能。
2.3 蛋白质
• 蛋白质的结构从小到大可以分为一次结 构、二次结构、三次结构等。 • 一次结构:分子内氨基酸的排列,每一 种蛋白质分子中不同氨基酸有严格相同 的序列。分子有均一的长度,例如胰岛 素的所有分子有相同的分子量或链长。
2.3 蛋白质
• 二次结构:由于分子内或分子间的氢键 而形成的分子在近程的空间的规则结构。 其中α型结构是由于分子内NH基和CO基 间的氢键形成的螺旋结构(右旋);而β 型结构是由于分子间的氢键而产生的平 行或反平行两种片状结构。图2-11是蛋 白质α型和β型结构的示意图。
α螺旋的四种表示方法
2.4 核酸
表2-4 核酸 类型 DNA、RNA的核苷酸的三种构成物质 糖 碱基 磷酸
DNA
腺嘌呤(A)、鸟嘌 脱氧核糖 呤(G)胞嘧啶(C) 、胸腺嘧啶(T)
磷酸
RNA
核糖
腺嘌呤(A)、鸟嘌 呤(G)胞嘧啶(C) 、脲嘧啶(U)
磷酸
2.4 核酸
NH2 N N N CH N H H2N N 鸟嘌呤 G O H3C N N H 胞嘧啶C O N H 尿嘧啶U RNA特有 NH O N H NH O O N H
蛋白质
动物的皮 可制成皮 革,是鞋 和衣服的 原料
明胶,而驴皮 熬制的胶是一 种药材—阿胶
明胶的来源和用途
水溶性蛋白质混合物,皮肤、韧带、肌 腱中的胶原经酸或碱部分水解或在水中煮 沸而产生,在35~40℃水中溶胀形成凝胶, 广泛用于食品、医药、黏合剂、感光底片、 滤光片等。
明胶
蛋白泡沫迫降跑道

高分子物理--聚合物的粘弹性ppt课件

高分子物理--聚合物的粘弹性ppt课件
ε(t)﹦ε0 sin(ωt﹣δ)
粘弹体的应力与应变的相位关系
一、 粘弹性现象 (二) 动态粘弹性
力学损耗:由于滞后,周期性应力应变变化过程将伴随能量消耗, 称之为力学损耗。 损耗的大小同滞后角有关,常以tanδ 表示
橡胶拉伸与回缩的应力-应变关系示意图
一、 粘弹性现象 (二) 动态粘弹性
聚合物的内耗与频率的关系
表示在复平面上的复模量 E* D* ﹦1
一、 粘弹性现象 (三) 粘弹性参数
G*﹦G1+iG2
J* ﹦ J1 - iJ2
tan δ ﹦ E2 / E 1
﹦ D2 / D 1 ﹦ G2 / G 1 ﹦ J2 / J 1
链段运动的松弛时间同 作用频率(速率)相匹 配时(ω ~ 1/τ ),粘 弹性现象最显著。
二、 粘弹性的数学描述
(一) Boltzmann叠加原
在Δ σ31 、、
u2 、 ……
u3 、 Δ σn
……
un时刻,对试样加应力Δ σ1 、 Δ σ2 、
ε(t)﹦ ∑Δσi D(t-ui)
i: 1→ n
连续对试样加应力,变化率为? σ (u)/? u
t﹥ un
ε(t)﹦ ∫ D(t-u)(? σ (u)/? u) du u:- ∞ → t
ηs*﹦ηs1-ηs2 ηs1 ﹦(σ0/γ0 ω)sinδ ηs2 ﹦(σ0/γ0 ω)cosδ
ηs1 ﹦G2/ω
ηs2 ﹦G 1/ω
二、 粘弹性的数学描述
(一) Boltzmann叠加原
1. 数理学表达式
在零时刻,对试样加应力σ0 ε0 (t)﹦σ0 D(t)
在u1时刻,对试样加应力σ1 ε1 (t)﹦σ1 D(t-u1)
粘性响应 理想液体

高分子物理——第四章 非晶态高聚物ppt课件

高分子物理——第四章  非晶态高聚物ppt课件

(三)、高弹态(橡胶态)
力学特征:ε大,约100 ~1000%,且可逆,具有高 弹性,称为高弹态,为聚合物特有的力学状态。模量 E进一步降低—聚合物表现出橡胶行为
分子运动:链段运动
热运动 T↑,链段运动能力↑,ε↑
外力
蜷曲
伸长
T↑,大分子链柔性↑,回复力↑
高弹形变是链段运动使分子发生伸展

曲的宏观表现。回复力↑(抵抗形变)与流动性
主价力(键合力、化学键)
共价键:由原子的价电子自旋配对所形成的键。 C—C(键长、键角、键能) 特点:不离解、不导电、具饱和性和方向性 类型:σ键(电子云分布轴对称)、π键(对称面)
离子键:由正负离子间的静电相互作用形成的键。 金属键:由金属原子的价电子和金属离子晶格之间的相互作用
形成的
次价力(此作用力的大小决定了分子结构,特别是聚集态结构)
⑴ 静电力(取向力,偶极力) 极性分子、永久偶极间
其大小同
偶极矩
↑而↑
定向程度 有关 ↑而↑
T
↑而↓
它是极性分子间的主要作用力
12~21KJ/mol
⑵ 诱导力 永久偶极与由它引起的诱导偶极间 极性分子之间或极性分子与非极性分子间 6~12KJ/mol
⑶ 色散力 是分子瞬时偶极之间的相互作用力 存在于一切分子中(极性或非极性),具加和
4、晶区的分子运动:晶区缺陷的运动、 晶型转变、晶区的局部松驰、折叠链的“手 风琴式”运动。
2,3,4都是小尺寸运动,或者微布朗运动
在上述运动单元中,对聚合物的物理和力 学性能起决定性作用的、最基本的运动单元, 只有1、2两种,而整链运动是通过各链段协同 运动来实现的,因此链段运动最为重要,高分 子材料的许多性能都与链段运动有直接关系。

高分子物理课件11聚合物表面与界面

高分子物理课件11聚合物表面与界面
11 聚合物的表面与界面
§11.1 聚合物表面与界面
表面(surface):暴露于真空的材料最外层部分。 界面(inteface):不同物体或相同物质不同相间相互接触
的过渡部分。 表面处理:用化学或物理方法改变表面分子的化学结构, 来提高或聚合物表面张力
11 聚合物的表面与界面
§11.2 聚合物表面与界面的热力学
三、粘结薄弱层及内应力 1、薄弱层:低内聚强度。 2、内应力的产生: (1)固化过程中胶粘剂体积收缩; (2)胶粘剂与基体线形膨胀系数不同。
11 聚合物的表面与界面
3、减小内应力的措施 (1)降低固化过程的收缩率; (2)提高内应力松弛速率,如加增塑剂或与弹性体混 合来降低弹性模量; (3)消除胶粘剂同基体间线形膨胀系数的差异; (4)用热处理消除热应力。 四、结构胶粘剂 内聚强度高,可达6.9MPa,用来粘结结构材料。常用 热固性交联聚合物。
11 聚合物的表面与界面
4、界面张力(与共混体系有关) (1)存在上临界共溶温度的体系,随温度升高,界面 张力降低。 (2)存在下临界共溶温度的体系,随温度降低,界面 张力降低。 (二)润湿
sv sl lv cos
(1)θ<90°,润湿。 (2) θ> 90°不润湿。
11 聚合物的表面与界面
11 聚合物的表面与界面
五、弹性体胶粘剂 日常生活中使用最广泛,如压敏胶带。 具有干粘性与永久粘性,只需用手指的压力即可粘
结,不需要其他能源来活化,具有足够的粘结强度粘结 在被粘物上,具有足够的内聚强度,能够完全从被粘物 上剥离。
其粘性是通过向弹性体中加某种小分子物质产生的, 小分子物质称为增粘剂。
11 聚合物的表面与界面
§11.8 粘接
一、胶粘剂的分类 1、通过溶剂蒸发固化。如动物胶、淀粉、PVA、聚乙 酸乙烯酯。 2、通过化学反应固化,如环氧树脂、酚醛树脂。 3、通过相转变固化,如聚乙酸乙烯酯热熔胶。 二、粘结理论与机理 1、机械粘接,起辅助作用。

《高分子物理》课件-第七章粘弹性

《高分子物理》课件-第七章粘弹性

第7 章聚合物的粘弹性形变对时间不存在依赖性εσE =虎克定律理想弹性体外力除去后完全不回复dt d εηγησ==.牛顿定律理想粘性体弹性与粘性弹性粘性储能性可逆性σ与ε的关系与t 关系瞬时性依时性储存耗散回复永久形变εσE =dt d εηγησ==.虎克固体牛顿流体粘弹性力学性质兼具有不可恢复的永久形变和可恢复的弹性形变小分子液体–粘性小分子固体–弹性在时间内,任何物体都是弹性体在时间内,任何物体都是粘性体在的时间范围内,任何物体都是粘弹体超短超长一定高分子材料具有显著的粘弹性粘弹性分类静态粘弹性动态粘弹性蠕变、应力松弛滞后、内耗7.1 粘弹性现象7.1.1 蠕变(creep)在一定的温度下,软质PVC丝钩一定的砝码,会慢慢伸长蠕变:指在一定的温度和较小的恒定外力作用下,材料的形变随时间的增加而逐渐增大的现象蠕变反映了材料的尺寸稳定性及长期负荷能力从分子运动和变化的角度分析线性PVC的形变—时间曲线,除去外力后,回缩曲线?11E σε=1ε1t 2t t键长和键角发生变化引起,形变量很小,瞬间响应σ:应力E 1:普弹形变模量1.普弹形变链段运动使分子链逐渐伸展发生构象变化引起τ:松弛时间,与链段运动的粘度η2和高弹模量E 2有关,τ=η2/ E 2)1(/22τσεt eE --=2ε1t t2t 2.高弹形变3ε2t 1t t外力作用造成分子间的相对滑移(线型高聚物)t33ησε=η3——本体粘度3.粘性流动t eE E t t 3/21321)1()(ησσσεεεετ+-+=++=-线型高聚物的蠕变曲线总应变交联聚合物的蠕变曲线1.由于分子链间化学键的键合,分子链不能相对滑移,在外力作用下不产生粘性流动,蠕变趋于一定值2. 无粘性流动部分,能完全回复T<T g 时,主要是(),T>T g 时,主要是()A ε1B ε2C ε3三种形变的相对比例依具体条件不同而不同下列情况那种形变所占比例大?A B聚合物蠕变的危害性蠕变降低了聚合物的尺寸稳定性抗蠕变性能低不能用作工程塑料如:PTFE不能直接用作有固定尺寸的材料硬PVC抗蚀性好,可作化工管道,但易蠕变影响蠕变的因素1.温度2.外力3.分子结构蠕变与T,外力的关系温度外力蠕变T过低外力过小T过高外力过大T g附近适当外力很小很慢,不明显很快,不明显明显(链段能够缓慢运动)23℃时几种高聚物蠕变性能10002000(%)小时2.01.51.00.512345t链的柔顺性主链含芳杂环的刚性高聚物,抗蠕变性能较好12345聚苯醚PCABS(耐热)POM尼龙如何防止蠕变?◆交联橡胶通过硫化来防止由蠕变产生不可逆的形变◆结晶微晶体可起到类似交联的作用◆提高分子间作用力7.1.2 应力松弛(stress relaxation)在一定温度、恒定应变的条件下,试样内的应力随时间的延长而逐渐减小的现象应力松弛的本质加力链段运动使分子链间相对位置的变化分子重排,以分子运动来耗散能量,从而维持一定形变所需要的力逐渐减小交联聚合物和线形聚合物的应力松弛t交联线性高聚物的应力松弛曲线t不同温度下的应力松弛曲线应力松驰与温度的关系温度过高应力松驰很快温度过低内摩擦力很大,应力松驰极慢T g 附近应力松驰最为明显123应力松弛的应用对密封制件,应力松弛行为决定其使用寿命高分子制件加工中,应力松弛行为决定残余应力的大小不变的量变化的量蠕变应力松弛蠕变与应力松弛比较温度力形变根本原因高分子链的构象重排和分子链滑移应力温度形变动态粘弹性在交变应力或交变应变作用下材料的力学行为σωtπ2πεωtδεωtδ正交变化的应力:t sin )t (0ωσσ=无相位差,无能量损耗理想弹性体tsin )t (0ωεε=有相位差,功全部损耗成热理想粘性液体)2-t sin( )t (0πωεε=相位差δ,损耗部分能量)-t sin( )t (0δωεε=聚合物(粘弹性)高聚物在交变应力作用下的应变变化落后于应力变化的现象tt o ωσσsin )(=)sin()(δωεε-=t t o 0<δ<π/2滞后现象原因链段运动时受到内摩擦阻力, 外力变化时,链段运动跟不上外力的变化内摩擦阻力越大,δ 也就越大,滞后现象越严重外力对体系做的功每次形变所作的功= 恢复形变时所作的功无滞后时没有功的消耗每一次循环变化会有功的消耗,称为内耗有滞后时产生形变提供链段运动时克服内摩擦阻力所需要的能量滞后现象的危害σεσ0ε1拉伸硫化橡胶拉伸—回缩应力应变曲线拉伸曲线下面积为外力对橡胶所作的功回缩曲线下面积为橡胶对外力所作的功滞后环面积越大,损耗越大ε0回缩ε2面积之差损耗的功δεπσsin o o W =∆δ :力学损耗角,常用tanδ来表示内耗大小)]dt-t cos(t)[sin ()t (d )t (W Δ020200δωωεωσεσωπωπ⎰⎰==σεσ0回缩拉伸内耗角δεπσsin o o W =∆δ=0,△W=0,所有能量都以弹性能量的形式存储起来滞后的相角δ决定内耗δ=900,△W→max , 所有能量都耗散掉了滞后和内耗对材料使用的利弊?用作轮胎的橡胶制品要求内耗小(内耗大,回弹性差)隔音材料和吸音材料要求在音频范围内有较大的力学损耗防震材料要求在常温附近有较大的力学损耗温度内耗很高很低T g 附近1. 温度影响滞后和内耗的因素高小小小小大大2.外力变化的频率高聚物的内耗与频率的关系频率 内耗很高很低适中小小小小大大橡胶品种内耗顺丁丁苯丁腈3.内耗与分子结构的关系对于作轮胎的橡胶,则选用哪种?内耗大的橡胶,吸收冲击能量较大,回弹性较差较小较大较大7.1.3 粘弹性参数静态粘弹性蠕变应力松弛模量柔量应力,应变与时间的关系模量、柔量与时间的关系蠕变柔量)()(σεt t D =应力松弛模量)()(εσt t E =tsin (t)0ωεε=t cos sin t sin cos (t)00ωδσωδσσ+=)t sin( (t)0δωσσ+=δεσcos '00=E δεσsin "00=E E ′—储能模量,反映材料形变时的回弹能力(弹性)E ″—耗能模量,反映材料形变时内耗的程度(粘性)1.力学损耗角,tg δ动态粘弹性2.动态模量用复数模量的绝对值表示(绝对模量)2''2'*||E E E E +==通常E ″<<E ′,常直接用E ′作为材料的动态模量。

《高分子物理》ppt课件

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高分子链形态与结晶
高分子链的形态
高分子链可以呈现线型、支化型、 交联型等多种形态。不同形态的 高分子链具有不同的物理性质和
用途。
高分子的结晶
高分子在特定条件下能够形成结 晶态,即分子链在空间中呈现有 序的排列。结晶态的高分子通常 具有较高的力学性能和热稳定性。
结晶的影响因素
影响高分子结晶的因素包括温度、 压力、时间以及高分子的化学结 构和规整性等。通过控制这些因 素,可以调控高分子的结晶行为
高分子链构象与柔性
高分子链的构象
高分子链的构象是指链上原子或 基团在空间的排列方式。不同的 构象会导致高分子链呈现不同的
形态和性质。
高分子链的柔性
高分子链的柔性是指链能够改变其 构象的能力。柔性好的高分子链容 易改变其形态,从而表现出较好的 弹性和可塑性。
影响柔性的因素
影响高分子链柔性的因素包括链的 化学结构、温度、外力等。例如, 含有较多单键的高分子链通常具有 较好的柔性。
松弛行为
高分子材料在恒定应变作用下,应力随时间逐渐减小的现象。松弛行为反映了 材料内部结构的调整和分子链的运动。
增强机制:纤维增强、填料增强等
纤维增强机制
通过向高分子基体中加入纤维(如玻璃纤维、碳纤维等),提 高材料的力学性能。纤维的加入可以显著提高材料的拉伸强度、 模量和韧性等。
填料增强机制
向高分子材料中加入适量的填料(如碳酸钙、滑石粉等),可 以改善材料的加工性能、降低成本并提高某些力学性能。填料 的种类、形状和含量对增强效果有显著影响。
研究高分子在溶液中的形态、高 分子液晶、高分子膜等。
高分子溶液性质
研究高分子溶液的粘度、扩散、 沉降、凝胶化等性质。
高分子固体性质

高分子物理课件2高分子的凝聚态结构

高分子物理课件2高分子的凝聚态结构
色散力:分子瞬间偶极之间的相互作用力。它存在一切极性和非极性 分子中,是范氏力中最普遍的一种。在一般非极性高分子 中 ,它甚至占分子间作用总能量的80~100%。PE、PP、PS 等非极性高聚物中的分子间作用力主要是色散力。
2 高分子的凝聚态结构
② 氢键
分子间或分子内均可形成,极性很强的X—H键上的氢原子与另外一 个键上的电负性很大的原子Y上的孤对电子相互吸引而形成的一种键 (X—H….Y),有方向性。
2 高分子的凝聚态结构
X射线衍射研究了许多高聚物的微观结构以后发现:许多高聚 物虽然宏观上外形不规整,但它确实包含有一定数量的,良 好有序的微小晶粒,每个晶粒内部的结构和普通晶体一样, 具有三维远程有序,由此证明了它们的确是真正的晶体结构。 所以晶体结构是高分子聚集态结构要研究的第一个主要内容。
由于高聚物结构的不均匀性,同一高聚物材料内有晶 区,也有非晶区。我们要研究的第二个内容是非晶态结构。
Intensity (cps)
非晶:形成弥散环 -无定形晕。
1000
500
0
10
20
30
40
50
Polar angle (degree)
结晶高分子是部分结晶的或半结晶的多晶体,既有结晶部 分又有非晶部分。
2 高分子的凝聚态结构
X-ray instrument
Soller slit – Soller狭缝
2 Scan
2 高分子的凝聚态结构
无规聚丙烯和等规聚丙烯的X-ray图
无规聚丙烯 弥散圆
等规聚丙烯 弥散圆和衍射环共存
2 高分子的凝聚态结构
2.2.1 晶体结构的基本概念
晶体:物质内部的质点(原子、分子、离子)三维有序周期性排列。

《高分子物理》课件——晶态高聚物应力应变曲线第三阶段

《高分子物理》课件——晶态高聚物应力应变曲线第三阶段
其本质与橡胶的高弹形变一样,并非粘流形变,但表现 的形式却有差别,为了与普通的高弹形变区别开来,通 常称为强迫高弹形变。
外观形貌:细颈沿整个试样扩展
高弹形变与强迫高弹形变的比较:
相同点:大形变,同属于链段运动机理 不同点: 强迫高弹形变:需要外力较大,在去除外力后不 能恢复,只有温度升高到Tg以上 时,才能恢复。 高弹形变:需要外力较小,去除外力即可恢复。
(强迫高弹形变)
(5) 粘流
DB段
在应力的持续作用下, 此时随应变增加,应 力急剧进一步增加的 现象称为应变硬化。
O A y
B
弹性极限点 屈服点
断裂点
应变软化
B Y
Y
N
A A
塑性形变
B D
应变硬化
(强迫高弹形变)
O A y
B
应力增加机理:在应力 的持续作用下,大量链 段不断伸展取向排列后 继续拉伸,导致了整个 分子链的取向排列,分 子链之间重新形成更多 的物理结点,使材料的 强度进一步提高,需要 更大外力进行拉伸,应 力迅速上升。
结晶聚合物则为Tg 至Tm; (2)玻璃态聚合物在冷拉过程中聚集态结构的变化比晶态聚合物简单得多,它
只发生分子链的取向,并不发生相变,而后者尚包含有结晶的破坏,取向和再结晶等过 程,或包含着球晶中片晶的变形过程。
韧性聚合物在屈服后产生细颈(neck),之后细颈逐渐扩展,应变增加而应力不变, 这种现象称为冷拉。
1.3 应力-应变类型
按拉伸过程中屈服点的表现、断裂伸长率大小及断 裂情况,聚合物的σ-ε曲线分为五种类型:
特点:E高,σt 中,εB ≤2% σ-ε曲线中面积小 如低分子量PS、PMMA、 酚
醛树脂
特点:E高,σt 高,εt ≈ 5% σ-ε曲线中面积中 高分子量PS、硬PVC

高分子物理 第一章 高分子链结构 课件

高分子物理  第一章  高分子链结构  课件

型的高分子,每个结构单元都有一个不对称碳 原子(手性中心(Chiral center),按不对称碳 原子上取代基的排列方式,可得到三种不同的 旋光异构体: 全同 间同立构 无规立构
(有规立构)
问 题
(1) 高分子链是有规立构还是无规立构 取决于什么? (2) 有同学说:化学键C—C是可以内旋 转的,那么可以通过C—C键的旋转来 改变立构规整性,此提法对不对,为什 么?
二、结构单元的键接方式
键接结构是指结构单元在聚合中是按什么方式键接 成长链高分子的。
问 题
对缩聚物有无此问题? 对PE有无此问题? 对单取代烯类单体,有无此问题? 键接方式有那两种方式?
三、构型与构象: 构型(Configuration):
指分子中由化学键所固定的原子或基团在 空间的几何排列。 要改变构型必须通过化学键的断裂和重组。
1、空间:原子、分子、球晶、块体 2、时间:折叠链 伸直链 不稳定 稳定 几千年
由 折叠链 → 伸直链
分子运动时间:几秒 → 几千年 3、浓度: 极稀 、 亚浓 、 浓
二、高聚物结构的主要特点
• 大分子链由许多结构单元组成。 • 共价键组成的大分子分子间力很大(远大于共价键键 能),高聚物无气态。 • 大分子链具有内旋自由度,因此高分子链具有刚柔性 之分。 • 凝聚态结构包括:晶态、非晶态、取向态、织态、液 晶态。
(3)实际高分子链 既有键角限制、又有位垒限制 柔性比前两种都差。
二、高分子链的构象统计:
(The Statistical Conformation of Polymer Chain) 长链分子主链单键的内旋转赋予高分子以柔性, 致使高分子链可任意取不同的卷曲程度,高分子链的 卷曲程度可以用高分子链的末端距来度量。

高分子物理化学全套PPT课件课件

高分子物理化学全套PPT课件课件
通过深入研究高分子材料的微观结构和宏观性能之间的关系,为高分 子材料的设计和制备提供理论指导。
探索新型高分子材料的合成方法
发展新型的高分子合成方法,实现高效、环保、低成本的合成,提高 高分子材料的性能和功能。
拓展高分子材料的应用领域
将高分子材料应用于新能源、生物医学、环保等领域,开发具有创新 性和实用性的高分子材料。
高分子物理化学的发展历程
• 总结词:高分子物理化学的发展历程包括起步阶段、成长阶段和繁荣阶段,其 发展推动了人类社会的进步。
• 详细描述:高分子物理化学的发展历程可以追溯到20世纪初,当时科学家开 始对高分子物质进行研究,并发现了高分子化合物的长链结构和多分散性等特 点。随着研究的深入,人们逐渐认识到高分子物质的结构和性质在不同尺度上 存在差异,并开始从微观到宏观的不同尺度上进行研究。在成长阶段,高分子 物理化学的研究领域不断扩大,涉及的学科也越来越多,如物理学、化学、生 物学等。同时,人们开始将高分子物理化学应用于实际生产和生活中,推动了 相关产业的发展。进入21世纪后,随着科学技术的发展和人类对物质世界的 认识不断深入,高分子物理化学的研究进入繁荣阶段。人们开始深入研究高分 子物质的结构和性质,探索其在不同环境下的变化规律和机制,为解决实际问 题提供更加精准的理论支持。同时,随着计算机技术和数值模拟方法的不断发 展,人们可以更加方便地模拟和预测高分子物质的行为和性能,进一步推动相 关领域的发展。总之,高分子物理化学的发展历程是一个不断创新和发展的过 程,其发展推动了人类社会的进步。
高分子物理化学全套 ppt课件
目录
• 高分子物理化学概述 • 高分子结构与性质 • 高分子合成与制备 • 高分子反应与改性 • 高分子材料性能与应用 • 高分子物理化学前沿研究

高分子物理——第五章 聚合物的结晶态ppt课件

高分子物理——第五章 聚合物的结晶态ppt课件

a=b=c
a=b=c
a=b=c
a=b=c
其中,
高分子结晶中正交晶系和单斜晶系占了60%左右。
高聚物有各向异性,合成完高整编聚辑pp物t 的晶格中无立方晶系33。
(二)、高分子晶体的特征 1、高分子晶体本质上是分子晶体 2、具各向异性 3、无立方晶系 4、晶体结构具有多重性 5、高分子结晶的不完全性
Seven crystalline morphologies of polymer
完整编辑ppt
9
(一)、单晶(体)
形成条件--极稀溶液中缓慢结晶 具有规则的几何外形 内部在三维空间的排列具有高度的规整性 晶片厚度为100Å,基本单元是折叠链晶片 不同聚合物的单晶形状不同 不仅能形成单层片晶,还能形成多层晶体 凡能结晶的高分子在适当条件下都可以形成单晶。
(2)螺旋型构象 带有较大侧基的高分子,为减少空间位阻,降低 位能,通常采用螺旋构象。
HPq
H—螺旋构象
P—每个等同周期重复单元的数目
等同周期:在高分子链上具有相同结构的两 点间的最小距离。
q—每个等同周期中螺旋的数目
完整编辑ppt
36
PTFE 晶体中分子链构象呈螺旋型构象 H136
因为PTFE的螺旋构象,使碳原子被F所包围,F原 子相互排斥,有自润滑性,因此具有冷流性。又由于它 的螺旋硬棒状结构,因此熔点高,可耐三酸两碱。
1、刚柔性适当结晶能力强
PE>PET>PC
天然橡胶柔性很好,但结晶能力很弱。
2、分子间作用力使分子链柔性↓ ,结晶能力 ↓ 适当的分子间作用力,有利于巩固已形成的结晶结构
3、支化使分子对称性↓,结晶能力↓ 4、交联限制了链段运动,减弱或失去结晶能力

高分子物理-第二章-高分子凝聚态ppt课件.ppt

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子链伸展并沿流动 方向平行排列。
Row nucleation
(4) 串晶 Shish-kebab structure
较低温度下, 边结晶边搅拌
PE
i-PS
(5) 伸直链晶
聚合物在高压 和高温下结晶 时,可以得到 厚度与其分子 链长度相当的 晶片
Extended chain crystal of PE Needle-like extended chain crystal of POM
球晶结构示意图
环带球晶
聚乙烯
偏光显微镜下球晶的生长
聚乙烯在125℃等温结晶
球晶的生长过程
控制球晶大小的方法
球晶的大小对性能有重要影响:球晶大透明性差、 力学性能差,反之,球晶小透明性和力学性能好。
(1) 控制形成速度:将熔体急速冷却,生成较小 的球晶;缓慢冷却,则生成较大的球晶。 (2)采用共聚的方法:破坏链的均一性和规整性, 生成较小球晶。 (3)外加成核剂:可获得小甚至微小的球晶。
《2》折叠链模型 (50年代 A。Keller提出)
实验现象:电子显微镜观察到几十微米范围的PE单晶 测得晶片厚度约为100A,且与分子量无关 X衍射还证明分子主链垂直晶片平面
提出模型:分子链规则地折叠形成厚100A的晶片 晶片再堆砌形成片晶
可以解释:片晶、球晶的结晶形态 不能解释:单晶表面密度比体密度低
nl = 2dhklsinq
n=1, 2, 3, …称为衍射级数
q为衍射角
多晶样品的衍射花样
样品
铝箔的X-射线和电子射线衍射花样
X-射线衍射花样
电子射线衍射花样晶体样品的 Nhomakorabea射曲线2.1.2 聚合物在晶体中的构象
等同周期(或称纤维周期):高分子晶体中, 在 c 轴方向化学结构和几何结构重复单元 的距离。

高分子物理课件;第一章 高分子链的结构

高分子物理课件;第一章 高分子链的结构
Melting temperature: (Head to head) 187℃; (Head to tail) 5 ℃ and crystallized only under stress.
20
Isomers
Examples:
1,4加成
nH2C CH CH CH2
1,2加成
顺式 CH2 CH CH CH n
26
支链形高分子
由于加聚过程中有自由基的链转移发生,常易产生 支化高分子。
支化分子对高分子材料的使用性能有一定的影响 例如:LDPE(Low Density PE)(自由基聚合) 支链多,密度小,较柔软。用于制食品袋、奶瓶等等
HDPE(配位聚合,Zigler催化剂):几乎无 支链的线型PE,密度大,硬,规整性好,结晶度 高,强度、刚性、熔点均高。可用作工程塑料部件, 绳缆等等
31
Copolymers
Random copolymers 两种高分子无规则地平行联结
ABAABABBAAABABBAAA
由于两种高分子平行无规则地排列改变了结构单元 的相互作用,也改变了分子间的相互作用,因此在 溶液性质、结晶性质、力学性质方面和均聚物有明 显不同。 例1: PE,PP是塑料,但乙烯与丙烯无规共聚的 产物为橡胶。 例2: PTFE(聚四氟乙烯)是塑料,不能熔融加 工,但四氟乙烯与六氟丙烯共聚物是热塑性的塑料。
space. Molecular weight and MW distribution.
7
构型(Configuration)
Definition: 分子中由化学键所固定的原子在空间的排列 The term configuration refers to the organization of the atoms along the chain.
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Wi Ni M i .
• Molecular weights that are important in determining polymer properties are the number-average, Mn (=1), the weightaverage, Mw (=2), and the z-average, Mz (=3), molecular weights.
Introduction to Polymer Physics
Prof. Dr. Yiwang Chen
School of Materials Science and Engineering, Nanchang University, Nanchang 330047
Chapter 4 Molecular weight
0
2 2

N ( M ) MdM

W (M ) dM M
1
Mw
N ( M ) M dM N (M )MdM
0 0

0
N ( M ) M dM W ( M ) MdM
0
Mz

0

W ( M ) M 2 dM W ( M ) MdM

0
M 0 W ( M ) M dM
i i i i
2 i
i
Wi M i
i
Mz
Viscosity-average molecular weight
zi M i
i
z
i

2 w M i i
i
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ M
i i
1
i

3 n M i i
i
n M
i i
i
2 i
M Wi M i i

Mn
n M n
be as low as 1.06.
M M M M N (M )dM
2 2 n n 0 n

0
M
i
2
2M M n M 2 N (M )dM M 2 2M n M n M 2 M 2 n M n
i i
2

2

n
2
分子量分布宽度
and Pearson distributions, and standard probability functions, such as the Poisson and logarithmic-normal distributions.
Mn

0
N ( M ) MdM 0 0 N (M )dM

1

N(M) and W(M) are the total number and weight of molecular-
weight species in the distribution,if I(M) is the weightintegral function of molecular-weight distribution, then
i i i i
i

w
i
i
wi i Mi

W
i
i
Wi i Mi

1 Wi i Mi
M Wi M i i
1

When =-1, When =1,
M
1 Mn Wi i Mi
M Wi M i M w
i
KM
In general, is in the range of 0.5 to 1, therefore,
Number-average molecular weight
ni M i w Mn i Ni M i n ni i
i
Weight-average molecular weight
Mw
z-average molecular weight
w M w
i i i i
i
n M n M
i
1
W 1
i
wi ni M i
• For a discrete distribution of molecular weights, an average molecular weight, M, may be defined as NM
M N M
i i i i i i
4.1 Statistics of Molecular Weight of Polymers
Molecular-Weight Averages
高分子试样中若干种分子量不等的分子,其重量和摩尔数等各物理量之间的
关系为:
ni n w w
i i i
ni Ni n wi Wi w
N
i i
1
• Where Ni indicates the number of moles of molecules with a molecular weight of Mi and the parameter is a weighting factor that defines a particular average of the molecular-weight distribution. • The weight, Wi, of molecules with molecular weight Mi is then
estimated.
• Such mathematical forms include theoretical distribution functions derived on the basis of a statistical consideration of
an idealized polymerization, such as the Flory, Schultz, Tung,
M n M M w
• Since the molecular-weight distribution of commercial polymers is normally a continuous function, molecularweight averages can be determined by integration if the proper mathematical form of the molecular-weight distribution (i.e., N as a function of M) is known or can be
dI ( M ) W (M ) dM
I (M ) W (M )dM
0
M
I () W (M )dM 1
0

Polydispersity index
• A measure of the breadth of the molecular-weight distribution is given by the ratios of molecular-weight averages • For this purpose, the most commonly used ratio is Mw/Mn, which is called the polydispersity index or PDI. • The PDIs of commercial polymers vary widely. For example, commercial grades of polystyrene with a Mn of over 100,000 have polydispersities indices between 2 and 5, while
Mn
i 1
n
i 1
3 i 1 3 i
3

i 1
i
w M
i i 1
3
i
i

1 2 2 31250 1 2 2 10000 50000 100000
Mw
n M
i 1 i
2 i
n M

i
w M
i 1 i
3
w
i 1
3

10000 2(50000 ) 2(100000 ) 62000 5
polyethylene synthesized in the presence of a stereospecific
catalyst may have a PDI as high as 30. In contrast, the PDI of some vinyl polymers prepared by “living” polymerization can




重均分布宽度指数
多分散系数
2 w M Mw

M
2 2 w
w M w M w M z M w 1
2
2


d d
Mw Mn Mz Mw
分子量均一的试样 分子量非均一的试样
M z M w M M n
M z M w M M n
Example Problem • A polydisperse sample of polystyrene is prepared by mixing three monodisperse samples in the following proportions: • 1g 10,000 molecular weight • 2g 50,000 molecular weight • 3g 100,000 molecular weight • Using this information, calculate the number-average molecular weight, weight–average molecular weight, and PDI of the mixture. 3 3 • Solution ni M i wi
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