结晶对聚合物性能的影响
聚合物结晶的特点
聚合物结晶的特点介绍聚合物结晶是指聚合物分子在一定条件下形成有序的晶体结构的过程。
聚合物结晶具有独特的特点和性质，对于了解聚合物的结构与性能具有重要意义。
本文将从多个方面探讨聚合物结晶的特点。
物理性质聚合物结晶的物理性质与其分子结构和晶体有序性有密切关系。
热性质•熔点：聚合物结晶体的熔点通常较高，高于其非结晶体，这是由于结晶多聚物分子间相互作用力的增强所致。
•结晶热：聚合物结晶的过程是伴随着结晶热的释放的，因此结晶过程是一个放热的过程。
机械性能聚合物结晶对于聚合物的机械性能具有重要影响。
•模量：聚合物结晶体具有高的模量，其刚性和硬度较高。
•强度：结晶聚合物具有较高的拉伸强度和抗撕裂强度。
光学性质聚合物结晶体与非结晶体在光学性质上存在差异。
•透明度：聚合物结晶体通常具有较高的透明度，清晰度好。
•发光性：一些特殊结晶聚合物具有发光性质。
结晶过程聚合物结晶是一个复杂的过程，涉及到多个阶段和因素。
成核聚合物结晶的第一个阶段是成核。
在合适的条件下，聚合物链会在溶液中聚集形成小晶核，这些晶核后来会成长为更大的结晶体。
结晶生长结晶核会在溶液中继续生长，形成完整的结晶体。
结晶生长的速率与温度、溶液浓度等因素有关。
结晶度结晶度是衡量聚合物结晶程度的指标，表示结晶聚合物在整个聚合物中所占比例。
结晶度直接影响聚合物的性能。
影响因素聚合物结晶过程受到多个因素的影响。
•温度：温度的变化会对结晶过程的速率和结晶度产生影响。
•浓度：溶液中聚合物的浓度会影响到结晶体的成核和生长速率。
•模板效应：一些添加剂或特定表面的存在可以促进聚合物结晶过程。
•晶种效应：已存在的结晶体可以作为种子晶核促进结晶过程。
结构特点聚合物结晶体在结构上与非结晶体存在差异。
晶胞结构聚合物结晶体的分子排列周期性地重复在晶胞中，晶胞的结构决定了聚合物的晶型。
长程有序性聚合物结晶体具有较好的长程有序性，分子链在结晶过程中排列成规则的结构。
分子链的取向聚合物结晶体中的分子链通常呈现取向性，取向程度的不同会影响到聚合物的性能。
结晶对聚合物性能的影响.pdf
结晶对聚合物性能的影响结晶作用对高分子聚乙烯板材等聚合物物理及力学性能影响都十分显著(见下表)。
结晶对性能的影响的程度主要取决于以下几个因素：结晶度、晶粒大小和晶体的结构。
1)力学性能通常随着结晶度的增加，聚合物的屈服应力、强度、模量和硬度等均提高;而断裂伸长和冲击韧性则降低，显然结晶使聚合物变硬变脆了。
这是因为结晶度增加，分子链排列紧密有序，孔隙率低，分子间相互作用力增加，链段运动变得困难的缘故。
同样，当材料受到冲击时，分子链段没有活动余地，冲击强度降低。
结晶作用提高了软化温度，使得结晶聚合物在玻璃化温度以上仍能保持适当的力学性能。
另外在玻璃化温度以上，微晶体可以起到物理交联的作用，使链韵滑移减小，因而结晶度增加可以使蠕变和应力松弛降低。
球晶的结构对强度的影响超过了结晶度所产生的影响。
大的球晶通常使聚合物的断裂伸长和韧性下降，这是因为大的球晶内部的孔隙和结晶界面的缺陷较多，这些最薄弱的环节受力后很容易发生破坏。
前面已经提过，球晶是聚合物熔体结晶的主要方式，它的大小通常采用冷却速率来控制。
缓慢冷却和退火能生产大的球晶，而由熔体快速冷却或淬火可以得到小的球晶。
尤其是使用一些异相成核，促进结晶过程和加快结晶速度，可以生成多而小的球晶。
对不同的聚合物，球晶的大小和多少对性能的影响的趋势都不同。
所以，能影响结晶速、结晶度的一些因素都会间接影响到聚合物的力学性能。
从晶体的结构上来说，由伸直链组成的纤维状晶体，其拉伸性能比折叠链晶体好得多。
根据这-道理，可以在加工冷却过程中改变工艺条件形成伸直链晶体，.满足制品拉伸性能的要求。
2)密度和光学性质晶区中的分子链排列规整，其密度大于非晶区，因而随着结晶度的增加，聚合物的密度增大。
物质的折射率与密度有关，因此聚合物中的晶区与非晶区的折射率是不同的。
光线通过结晶聚合物时，在晶区界面上要发生折射和反射，而不能直接通过，所以结晶区域越大，即结晶度越高的聚合物，其透明性就越差。
结晶对聚合物性能的影响
结晶对聚合物性能的影响结晶对聚合物性能的影响结晶作用对高分子聚乙烯板材等聚合物物理及力学性能影响都分显著。
结晶对性能的影响的程度主要取决于以下几个因素：结晶度、晶粒大小和晶体的结构。
1)力学性能通常随着结晶度的增加，聚合物的屈服应力、强度、模量和硬度等均提高;而断裂伸长和冲击韧性则降低，显然结晶使聚合物变硬变脆了。
这是因为结晶度增加，分子链排列紧密有序，孔隙率低，分子间相互作用力增加，链段运动变得困难的缘故。
同样，当材料受到冲击时，分子链段没有活动余地，冲击强度降低。
结晶作用提高了软化温度，使得结晶聚合物在玻璃化温度以上仍能保持适当的力学性能。
另外在玻璃化温度以上，微晶体可以起到物理交联的作用，使链韵滑移减小，因而结晶度增加可以使蠕变和应力松弛降低。
球晶的结构对强度的影响超过了结晶度所产生的影响。
大的球晶通常使聚合物的断裂伸长和韧性下降，这是因为大的球晶内部的孔隙和结晶界面的缺陷较多，这些最薄弱的环节受力后很容易发生破坏。
前面已经提过，球晶是聚合物熔体结晶的主要方式，它的大小通常采用冷却速率来控制。
缓慢冷却和退火能生产大的球晶，而由熔体快速冷却或淬火可以得到小的球晶。
尤其是使用一些异相成核，促进结晶过程和加快结晶速度，可以生成多而小的球晶。
对不同的聚合物，球晶的大小和多少对性能的影响的趋势都不同。
所以，能影响结晶速、结晶度的一些因素都会间接影响到聚合物的力学性能。
从晶体的结构上来说，由伸直链组成的纤维状晶体，其拉伸性能比折叠链晶体好得多。
根据这-道理，可以在加工冷却过程中改变工艺条件形成伸直链晶体，、满足制品拉伸性能的要求。
2)密度和光学性质晶区中的分子链排列规整，其密度大于非晶区，因而随着结晶度的增加，聚合物的密度增大。
物质的折射率与密度有关，因此聚合物中的晶区与非晶区的折射率是不同的。
光线通过结晶聚合物时，在晶区界面上要发生折射和反射，而不能直接通过，所以结晶区域越大，即结晶度越高的聚合物，其透明性就越差。
成型与结晶和性能间的相互关系
成型与结晶和性能间的相互关系在高分子成型加工上,结晶聚合物的工艺相对复杂一些,想成为一名好的成型工艺技术员,必须了解成型与结晶对聚合物性能间的相互关系,在实际生操作中得心用手,挥洒自如!以后几天里,我今可能把一些有关内容,拿出来和大家分享,大家也可以把实际生活中的问题结合理论一起讨论,把抽象的理论具体到实际工作中去,让我们更好的掌握这方面的内容.成型与结晶和性能间的相互关系：结晶聚合物的物理和化学性质与结晶度、结晶形态及结晶在材料中的织态有关，而这些结构的变化又取决于成型条件。
因此，弄清这三者之间的关系，即可控制成型条件，在可能的范围内改变结晶聚合物的材料性能。
1、成型对结晶的影响：具有结晶倾向的聚合物，在成型后的制品中能否形成结晶，结晶度多大，结晶形态和尺寸如何，制件各部分的结晶情况是否一致，这些问题在很大程度上取决于冷却速率.缓慢冷却(熔体与冷却介质温差小)实际上接近于静态等温过程，使生产周期延长，易生成大的球晶，使制品发脆，力学性能降低。
快速冷却时，大分子链段重排的松弛过程滞后于温度变化的速度，致使聚合物的结晶温度降低．结晶不均匀，制品中出现内应力。
制品中的过冷液体和微晶都具有不稳定性，后结晶会改变制品的力学性能和形状尺寸。
中等冷却程度是将冷却介质温度控制在Tg与Tmax之间，能够获得晶核数量与其生长速率之间最有利的比例关系，晶体生长好，结晶完整，结构稳定。
总之，随着冷却速率的提高，聚合物的结晶时间减小．结晶度降低。
如前所述，熔融温度高和熔融时间长，则结晶速率慢，结晶尺寸大；相反，熔融温度低，时间短．则结晶速率快，晶体尺寸小而均匀，有利于提高制品的力学性能和热变形温度.应力对结晶的结构和形态也有影响。
在剪切应力和拉伸应力作用下，熔体中往往生成一长串纤维晶体。
压力也能影响球晶的形状和大小，低压下易生成大而完整的球品．高压下则生成小而形状不规则的球晶。
成型中熔体受力方式也影响球晶的形状和大小，如螺杆式注射机生产的制品具有均匀的微晶结构，而柱塞式注射机生产的制品中则有小而不均匀的球晶。
聚合物加工过程中的物理和化学变化-结晶
球晶的形成过程 聚合物从浓溶液中析出或由熔体冷却时。熔体中的有序 区域（链束）形成尺寸很小的晶坯（结晶团簇），晶坯长大 到某一尺寸时转变为初始晶核；大分子链通过热运动在晶核 上重排而形成最初的晶片。
初始晶片沿晶轴方向生长（此时晶轴与球晶半径相同）， 接着出现偏离球晶半径方向的生长（即纤维状生长），并逐 渐形成初级球晶。球晶在生长过程中形成双眼结构，初级球 晶长大后即形成球晶。
b.聚合物在熔融状态的停留时间，高温下停留时间越长结 晶结构破坏越严重，残存的晶核越少
在熔融温度高和熔融时间长，晶体冷却时晶核的生成主要 是均相成核，结晶速度慢，结晶尺寸大。 在熔融温度低和熔融时间短，晶体冷却时晶核的生成主要 是异相成核，结晶速度快，结晶尺寸小而均匀，有利于提高制 品的力学强度、耐磨性和热畸变温度。
长大过程中球晶与周围的球晶相连接，在球晶之间形成直 线切截的界线。球晶的外形为具有直线状边界的多面体。
球晶由无数微小晶片按结晶生长规律向四面八方生长形成 的一个多晶聚集体，球晶中的晶片有扭曲的形状并相互重叠。
（3）伸直链晶片 由完全伸展的分子链平行规整排列而成的小片状 晶体，晶体中分子链平行于晶面方向，晶片厚度基本 与伸展的分子链长度相当。这种晶体主要形成于极高 压力下。如：聚乙烯在温度高于200℃，压力大于 400Mpa结晶时，可以得到伸直链晶体。 最稳定，可大幅提高聚合物的力学强度，如果能 提高制品中伸直链结构警惕的含量，可以有效的提高 聚合物的力学强度，但在常见的成型方法中，因压力 不足很难使聚合物形成伸直链晶体。
5、二次结晶及后结晶 一次结晶完后在一些残留的非晶区和晶体不完整部分即晶体 间的缺陷或不完善区域，继续进行结晶和进一步完整化过程。 二次结晶速度很慢，需要很长时间。 后结晶：聚合物加工过程中一部分来不及结晶的区域在加工 后发生的继续结晶过程。发生在球晶界面，是初始结晶的继续。 二次结晶及后结晶都会使制品的性能和尺寸在使用和储存中 发生变化，影响制品的正常使用。 热处理（退火）： 在 Tg~Tm间对制品进行热处理，可加速聚合物二次结晶和后 结晶的过程，是一个松弛过程，通过适当的加热使分子链段加 速重排以提高结晶度和使晶体结构趋于完善。 热处理温度控制在最大结晶温度Tmax ，接近于等温和静态 的结晶过程。 通过热处理结晶度提高，晶体结构完善，制品的尺寸和形 状稳定性提高，内应力降低；耐热性提高。
聚合物的结晶
聚合物的结晶能力聚合物能否结晶和结晶能力的差别，具根本原因是不同聚合物具有不同的结构特征，大分子排列的有规整性，在长度上能形成高度有序的晶格。
当然不可能要求大分子链节全部都是规整的排列，而是指不规整部分少(如支链、交链或结构上的其他不规整性)，而且要有合理的长度。
一般而言，大分子链的结构对称性愈好，愈容易结晶．如聚乙烯和聚四氟乙烯，但这并不意味着分子链必须具备高度的对称性，许多结构对称性不强而空间排列规整的聚合物同样也能结晶。
如果说分子空间排列的规整性是聚合物结晶的必要条件，那么大分子间的次价力(如偶极力、诱导力、色散力和氢键等)则是其结晶的充分条件。
因为前者只能说明大分子能够排成有序的阵列，而后者可克服分子热运动以保证整齐的阵列不会混乱。
大分子链的柔顺性是结晶时链段向结晶表面扩散和排列所必需的。
柔顺性差，在一定程度上降低聚合物的结晶能力；柔顺性过大则分子易缠结，排列成序的机会反而小。
另外，分子链节小易于形成晶核，也有利于结晶。
很多缩聚聚合物，由于其重复结构单元一般比加聚聚合物长，所以结晶比较困难。
当聚合物链采用位能最低的构象状态以及链段能密堆积(链中分子具有范德华半径时分子所占空间的体积分数称为分子密堆积分数)时，则结晶能力强。
结晶能力仅是聚合物能够结晶的内因，只有在有利的结晶条件下才能形成结晶。
2．6．1．2 聚合物的结晶形态晶体最本质的特点是微观结构的有序性，即离子、原子或分子在空间排列按最紧密堆积而具有三维长程有序的点阵结构。
这种在空间按一定的周期性排列的有规则质点所组成的空间点阵，具有一定的几何尺寸，称为晶格，每个质点位于晶格的结点上。
晶体的最小单元是“品胞”，了解一个晶胞的原子的性质和位置，就可以决定全部晶体结构。
晶胞的大小和形状，可以用六面体的三边之长(晶轴长度)a、b、c和三个夹角α、β、γ等六个晶胞参数来确定，见图2—36。
组成晶胞的六面体共有七种类型：立方、六方、四方、三方、斜方、单斜和三斜。
08高分子物理 第2章 - 第五六节 聚合物结晶动力学及性能影响
式中W表示重量，V表示体积，下标c表示结晶，a表示非晶
ห้องสมุดไป่ตู้
amorphous
2、结晶度的测定方法
密度法
X-ray衍射法
量热法（DSC法）
值得注意：结晶度的概念虽然沿用了很久，但是由于 高聚物的晶区与非晶区的界限不明确;在一个样品中，实际 上同时存在着不同程度的有序状态，这自然要给准确确定 结晶部分的含量带来困难，由于各种测定结晶度的方法涉 及不同的有序状态，或者说，各种方法对晶区和非晶的理 解不同，有时甚至会有很大的出入。因此，在指出某种高 聚物的结晶度时，通常必须具体说明侧量方法。
⑹ 共聚对高聚物的影响
我们这里只讨论无规共聚物，对于无规共聚物：
1 1 R 0 ln X A Tm Tm H u
其中XA是结晶单元的摩尔数。因为熔融吸热，所以△Hu ＞0，所以Tm＜T0m，所以无规共聚物的熔点随着无规共聚 单体含量的增加而降低。
第六节 结晶对聚合物物理机械性能的影响
v c
其中 V、ρ—实际聚合物的比容、密度
Vc 、ρc—完全结晶
Va 、ρa—完全非晶
密度梯度管里装有两种比重不同的互溶 液体高密度液体在下，低密度液体轻轻沿壁 倒入，由于液体分子的扩散作用，使两种液 体界面被适当地混合，达到扩散平衡，形成
密度从上至下逐渐增大，并呈现连续的线性 分布的液柱，混合液必须能使被测试样浸润， 而又不使它溶解、溶胀或与之发生反应。由 于密度梯度管比较细长，比重不同的两种液 体在管内相互扩散较慢可以形成相对稳定的 自上而下的密度梯度。测量时，先作好密度 一高度的标准曲线，从试样在管内高度的测 量，即可知试样的密度。
常用的方法。
聚合物的热分析------差示扫描量热法（DSC）
材料的结晶行为及性能
• 所谓结晶度就是结晶的程度,就是结晶部分的 重量或体积对全体重量或体积的百分数.
3 结晶行为对高聚物性能的影响
不同结晶度的聚合物性能比较： 结晶对聚合物性能的影响,应该用一种聚合物在晶态和
非晶态下的性能对比说明.但是,完全结晶和完全非晶的试 样很难得到,而且有关这方面的数据很少,只能用不同结晶 度的同一种聚合物比较.
6.分子量 M↑,粘度↑,链运动能力↓,结晶速度↓.
结晶速度的影响因素
结晶过程可分为晶核生成和晶粒生长两个阶段,因此, 影 响成核和生长过程的因素都对结晶速度有影响：
• 主要包括: –结晶温度 –外力, 溶剂, 杂质 –分子量
结晶速度的影响因素
1结晶温度
• 成核过程: 涉及晶核的形成与稳定; 温度越高, 分子链的 聚集越不容易, 而且形成的晶核也不稳定. 因此, 温度越 高, 成核速度越慢
• 生长过程: 涉及分子链向晶核扩散与规整堆砌; 温度越低 , 分子链链段的活动能力越小, 生长速度越慢
结晶速度的影响因素
结晶速度
总结晶速度: 在Tg—Tm
之间可以结晶, 但结 晶速度在低温时受生 长过程控制, 在高温 时受成核过程控制, 存在一个最大结晶速 度温度.
Tg Tmax Tm 结晶温度 Tmax= 0.8-0.85 Tm
例1：PET 非晶态：室温下呈透明状,玻璃化温度为67℃,密度为1.33. 晶态：是不透明的,玻璃化温度为81℃,密度为1．455.
3 结晶行为对高聚物性能的影响
例2：PE 结晶度自60％至80％的聚乙烯试样知： 它的弹性模量从230MPa增至700MPa.其它如表面硬度和 屈服应力的变化趋势也一样.
聚合物的结晶度的名词解释
聚合物的结晶度的名词解释聚合物是由许多重复单元组成的大分子化合物，它们通常具有高度的分子量和复杂的结构。
结晶度是聚合物中具有规律有序排列的部分的比例，是衡量聚合物结晶程度的重要参数。
1. 聚合物的结晶过程聚合物的结晶过程可以分为两个阶段：核化和生长。
在核化阶段，小分子或聚合物链段聚集形成核心结构，这些核心结构在接下来的生长阶段发展成为晶粒。
结晶的速度受到溶剂、温度和浓度等因素的影响。
2. 结晶的类型根据聚合物分子排列的有序性程度，结晶可以分为完全结晶、部分结晶和无结晶三类。
完全结晶聚合物具有高度有序分子排列，形成紧密堆积的晶体结构。
例如，高密度聚乙烯（HDPE）和聚苯乙烯（PS）。
部分结晶聚合物中，只有一部分聚合物链可以形成结晶区域，其余部分仍然为无序状态。
这种结构常见于低密度聚乙烯（LDPE）和聚丙烯（PP）。
无结晶聚合物则完全没有有序的结晶结构，整个聚合物呈无规则状态。
例如，天然橡胶和软质聚氯乙烯（PVC）。
3. 结晶度的影响因素结晶度受到多种因素的影响。
首先，分子链的长度对结晶度起着关键作用。
较长的分子链使得形成有序结构的机会更多，因此结晶度更高。
其次，溶剂的选择也会影响结晶度。
合适的溶剂能够促进分子链的有序排列，从而增加结晶度。
此外，温度和降温速率也会对结晶度产生影响。
较高的温度和较慢的降温速率有利于结晶的形成。
4. 结晶度的测量方法常用的结晶度测量方法有热分析法、X射线衍射法和差示扫描量热法。
热分析法通过测量聚合物熔点和熔融热来计算结晶度。
X射线衍射法利用X射线通过晶体结构产生的衍射图案来测量结晶度。
差示扫描量热法则通过测量聚合物在加热和冷却过程中的热量差来确定结晶度。
5. 结晶度的意义和应用结晶度对聚合物的性能和应用具有重要影响。
结晶度高的聚合物通常具有较高的力学性能和热稳定性，适用于制造强度要求高的产品，如塑料零件、纤维和薄膜等。
例如，高结晶度的聚乙烯被广泛用于制作各种塑料袋。
相反，结晶度低的聚合物具有较好的柔韧性和可加工性，适用于制备拉伸性和弯曲性要求较高的产品。
结晶聚合物的物理和机械性能
结晶聚合物的物理和机械性能、电性能、光性能在相当的程度上受结晶程度的影响非晶态聚合物通常指完全不结晶的聚合物.包括玻璃体, 高弹体和熔体.取向: 在外力作用下，分子链沿外力方向平行排列取向与结晶取向态是一种热力学不稳定状态, 分子链或链段在一维或二维方向有序排列取向有利于结晶（why?）取向态的聚合物在一定的外界条件下会解取向.高分子合金又称多组分聚合物，在该体系中存在两种或两种以上不同的聚合物，不论组分是否以化学键相连接可发生相分离，球状微区的尺寸大致在几个和几十个nm范围内，称之为微相分离。
聚合物中苯乙烯嵌段均匀地分布于丁二烯嵌段中，起到物理交联点的作用，它是一种优良的“热塑性弹性溶胀: 溶剂分子渗入聚合物内部，即溶剂分子和高分子的某些链段混合，使高分子体积膨胀溶解: 高分子被分散在溶剂中，整个高分子和溶剂混合Ø溶液的自由能和化学位等热力学性质与理想溶液相同, 但其混合热和混合熵并不满足理想溶液的条件. x1称为Huggins相互作用参数, 它反映了高分子与溶剂混合时相互作用能的变化.三态两区玻璃态：分子链几乎无运动, 聚合物类似玻璃, 通常为脆性的, 模量为104~1011Pa玻璃化转变：整个大分子链还无法运动, 但链段开始发生运动, 模量下降3~4个数量级, 聚合物行为与皮革类似高弹态：链段运动激化, 但分子链间无滑移. 受力后能产生可以回复的大形变, 称之为高弹态, 为聚合物特有的力学状态. 模量进一步降低, 聚合物表现出橡胶行为粘流转变: 分子链重心开始出现相对位移. 模量再次急速下降. 聚合物既呈现橡胶弹性, 又呈现流动性. 对应的转温度Tf称为粘流温度粘流态：大分子链受外力作用时发生位移, 且无法回复。
行为与小分子液体类似玻璃化转变指非晶态高聚物从玻璃态到高弹态的转变。
对晶态高分子来说，玻璃化转变是指其中非晶部分的这种转变某些液体在温度迅速下降时被固化成为玻璃态而不发生结晶作用, 这就叫做玻璃化转变、外界条件对Tg的影响升温速率外力围压力测量频率在外力作用下, 高分子链(链段)不可避免地要在外力作用的方向有所伸展(取向), 当外力撤除后, 高分子链又会卷曲(解取向), 因而整个形变要回复一部分, 表现出高弹形变的特高分子结晶的特点：结晶性聚合物在Tm冷却到Tg时的任何一个温度都可以结晶不同聚合物差异很大，结晶所需时间不同；同一高聚物，结晶温度不同时，结晶速度亦不相同。
聚合物结晶度名词解释
聚合物结晶度名词解释一、聚合物结晶的定义聚合物结晶是指聚合物分子在一定的条件下，按照一定的规律有序排列，形成具有一定晶体结构的固态过程。
聚合物结晶的存在对聚合物的性能有着重要的影响，例如硬度、弹性、强度、耐热性等。
二、结晶度的定义与测量结晶度是指聚合物中结晶区域所占的比例，通常用重量百分数或体积百分数表示。
结晶度的测量方法有多种，包括密度法、X射线衍射法、红外光谱法等。
其中，X射线衍射法是最常用的一种方法，通过测量聚合物晶体对X射线的衍射强度，可以计算出聚合物的结晶度。
三、结晶度对聚合物性能的影响1.力学性能：结晶度高的聚合物通常具有较高的硬度和刚度，因为晶体区的分子排列更加规整，能够承受更大的外力。
同时，结晶度对聚合物的弹性模量、拉伸强度和冲击强度等也有影响。
2.热性能：结晶度高的聚合物通常具有较高的耐热性和较好的热稳定性，因为晶体区的分子排列更加稳定。
此外，结晶度也会影响聚合物的熔点和热膨胀系数等。
3.光学性能：结晶度对聚合物的透光性和颜色有影响，因为晶体对光的折射和反射作用不同。
4.稳定性：结晶度高的聚合物通常具有更好的化学稳定性和耐氧化性，因为晶体区的分子排列更加规整和稳定。
四、结晶动力学结晶动力学是指聚合物结晶过程中各种因素对结晶速率的影响。
影响因素包括温度、压力、剪切力、添加剂等。
通过对结晶动力学的了解，可以控制聚合物的结晶过程和结晶形态，进而调控聚合物的性能。
五、影响因素1.温度：温度是影响聚合物结晶速率最重要的因素之一。
随着温度的升高，分子运动速度加快，有利于分子排布成晶格结构，从而提高结晶度。
但温度过高可能导致晶体结构不稳定，反而降低结晶度。
2.压力：在高压条件下，聚合物分子间的距离减小，相互作用力增强，有利于形成稳定的晶体结构。
适当提高压力可以提高聚合物的结晶度。
但压力过高可能导致分子链断裂或产生其他不利影响。
3.剪切力：在加工过程中，聚合物通常会受到剪切力的作用。
剪切力可以促进分子重新排列，有利于形成晶体结构。
聚合物的结晶度名词解释
聚合物的结晶度名词解释聚合物是一种由大量重复单元组成的化合物，具有高分子量和多样化的性质。
作为一种常见的材料，诸如塑料、纤维和涂料等都是聚合物的重要应用。
而聚合物的结晶度是其性能和特性的关键参数之一。
本文将解释聚合物结晶度的概念，并深入探讨其对聚合物性能和应用的影响。
一、聚合物结晶度的定义和测量方法聚合物结晶度是指聚合物中结晶区域的百分比，也可以理解为聚合物中有序排列的聚合物链占据的比例。
结晶区域的形成源于聚合物链的有序排列和相互作用。
测量聚合物结晶度的方法有多种，其中最常用的是X射线衍射分析。
通过X 射线的散射模式，可以获得聚合物结晶度的定量数据。
此外，热差示扫描量热仪（DSC）和热相分析（TGA）等热分析技术也可以用于评估聚合物的结晶度，通过测量样品在升温过程中的热行为，可以间接得到聚合物结晶度的信息。
二、聚合物结晶度对物理性能的影响1. 机械性能：聚合物的结晶度与其强度和刚度密切相关。
由于结晶区域中聚合物链的有序排列，导致物质在外部受力时能更好地传递和分散应力，从而提高了聚合物的强度和刚度。
2. 热性能：结晶度对聚合物的热稳定性和热导率也有显著影响。
结晶区域的存在可以提高聚合物的热抗氧化性能，并降低热传导的速率。
因此，高结晶度的聚合物通常具有较好的热性能。
3. 透明度：聚合物的结晶度与其透明度密切相关。
当聚合物链的排列规则性较高时，光线在聚合物内部的散射较少，聚合物更容易透明。
相反，结晶度较低的聚合物内部会存在较多的结晶缺陷，导致光线的散射增加，从而使聚合物呈现不透明或半透明的性质。
三、聚合物结晶度的调控和应用1. 晶化方式：聚合物的结晶度可通过不同的晶化方式进行调控。
例如，通过控制聚合物的冷却速率、加入结晶助剂或改变添加剂的组成等手段，可以影响聚合物的结晶度。
这种调控方式可以根据不同应用需求，使聚合物具备不同的物理性能。
2. 物理加工：聚合物的结晶度还可以通过物理加工方法进行调节。
例如，拉伸、压缩或拉伸后退火等方法会改变聚合物链的空间排列，从而影响聚合物的结晶度。
高分子结构与性能名词解释
高分子结构与性能名词解释高分子结构与性能名词解释第一章高分子的链结构1、化学组成：高分子中结构单元或重复单元的所含的原子种类与数量。
按化学组成的不同，高分子可分为——碳链高分子、杂链高分子、元素有机高分子、无机高分子、梯形高分子和双螺旋高分子。
2、侧基：主链上的取代基团。
3、端基：聚合物主链两端的基团，主要来自单体、引发剂、溶剂或分子量调节剂，其化学性质与主链很不相同。
4、线型高分子：高分子链呈线型，没有支链或交联。
5、支化：在缩聚反应中存在三官能团单体，或在加聚反应中，如自由基聚合存在链转移反应，或二烯烃聚合物上的双键活化，或在射线辐射下，则都可能形成枝状的非线形结构高分子，称为支化。
6、支化度：以支化点密度或两相邻支化点之间的连平均相对分子质量来表示支化的程度。
7、交联：高分子链之间借助于多官能团单体的反应或某种助剂（如硫、过氧化物等）将大分子链之间通过支链或化学键键接形成三维空间网络结构的过程。
8、键接结构：结构单元在分子链中的连接方式。
9、构型：分子中通过化学键所固定的原子或基团在空间的相对位置和排列。
10、几何异构：双烯类单体1,4 –加成聚合的高分子主链上存在双键，由于取代基不能绕内双键旋转，因而内双键上的基团在双键两侧排列的方式不同而有顺式（cis）构型和反式（trans）构型之分，称为几何异构。
11、旋光异构：饱和碳氢化合物分子中由于存在不同取代基的不对称碳原子，形成两种互为镜像关系的构型，表现出不同的旋光性，分别用d和l表示。
12、全同立构：如果将聚合物分子链拉成平面锯齿状，每一结构单元的取代基可以全部位于平面的一侧，即高分子链全部由一种旋光异构的结构单元组成，称为全同立构。
13、间同立构：结构单元的取代基交替位于平面的两侧，即高分子链由两种旋光异构的结构单元交替键接而成，称为间同立构。
14、规整度：规整度用来表示有规立构的程度，可用聚合物中全同立构和间同立构的总的百分含量来表示。
聚合物材料中的结晶行为研究
聚合物材料中的结晶行为研究聚合物材料是现代工程领域中最为重要的一类材料，它们具有良好的物理性能和化学稳定性，具备极高的机械强度和抗腐蚀能力，广泛应用于电子技术、医学、环保、能源等众多领域。
聚合物材料就是由多个分子单元（单体）通过共价键连接而成的高分子化合物。
在聚合物材料中，分子单元的结合方式至关重要，它直接影响材料的力学性能、热学性质和电学性质等重要性质。
聚合物材料中的结晶行为是材料学领域中的重要研究方向之一。
由于聚合物分子链特殊的结构特征，使得其在室温下常常显示出“非晶态”的性质，但当温度升高时，聚合物分子链之间会形成规则的排列，形成有序的结晶区域。
聚合物材料中结晶的程度和方式，对其力学性能、热学性质以及晶态形态等多个方面都会产生显著影响，因此，聚合物材料中的结晶行为研究对于聚合物材料的性能控制和材料设计具有重要的意义。
一、聚合物材料结晶行为的相关概念聚合物材料分子链的结晶和非晶化行为是该类材料研究的核心问题之一。
结晶是指无机物或有机物质因得到适当的条件而发生之有序运动，从而形成周期性的排列、有规则的晶体，而非晶化则是指物质失去其原有的结晶体积而呈现出一定的松散度、无序度和可塑性。
在聚合物材料中，结晶是指聚合物分子在一定的温度和时间内，在相应的结晶条件下，形成有规律的排列结构，以致体系发生熵减，形成稳定的晶体结构。
非晶化则是反之。
聚合物材料的结晶态形态可以用晶态和形态指标来描述。
晶态是指聚合物分子排列成有特定晶体面、有晶界和晶粒大小等固有的晶体结构。
其形态指标大致包括结晶度、晶粒度、形态因子、核化时间和平均拉伸到断裂点等。
二、聚合物材料中结晶行为的影响因素聚合物材料中的结晶行为是受多种因素影响的。
首先是力学外载荷的影响，外载荷的作用直接影响了聚合物物质中分子的有序排列。
其次是环境温度的影响，温度的大小直接影响了聚合物物质中有序排列的程度。
在合适温度区间下，聚合物的分子在相应的条件下，往往能应力强化、晶界固实和扩张区域延伸等特性，形成包括由晶粒和其界面组成的一个完整的晶体形态。
高分子聚合物结晶特点
高分子聚合物结晶特点高分子聚合物是由大量重复单元组成的聚合体，具有高分子量和长链结构。
在晶体结构上，高分子聚合物通常具有无序的非晶态和有序的结晶态两种形态。
而结晶态是指高分子链在固态条件下排列有序、形成结晶颗粒的状态。
高分子聚合物的结晶特点主要包括结晶度、结晶尺寸和结晶形态等方面。
高分子聚合物的结晶度是指结晶态分子在整个高分子链上的分布程度。
结晶度越高，表示结晶颗粒越多、越大，高分子链的有序排列程度越高。
结晶度的大小与高分子的结晶能力有关，与分子的结构、分子量、聚合度等因素密切相关。
例如，结晶度高的聚丙烯具有较高的熔点和强度，而结晶度低的聚乙烯则具有较低的熔点和强度。
高分子聚合物的结晶尺寸是指结晶颗粒的大小。
结晶尺寸与结晶速率、结晶温度和结晶度等因素有关。
一般来说，结晶速率越快、结晶温度越高、结晶度越高，结晶尺寸就越大。
高分子聚合物的结晶尺寸决定了材料的力学性能、热性能和透明度等特性。
例如，聚乙烯的结晶尺寸较小，故透明度较高；而聚丙烯的结晶尺寸较大，故透明度较低。
高分子聚合物的结晶形态是指高分子链在结晶颗粒内的排列方式。
常见的结晶形态有两种：球晶和片晶。
球晶是指高分子链形成球形颗粒，分子链从球心向外辐射状排列。
球晶的结晶度一般较高，结晶尺寸较大。
片晶是指高分子链形成薄片状的结晶颗粒，分子链平行排列。
片晶的结晶度一般较低，结晶尺寸较小。
高分子聚合物的结晶形态对材料的透明度、强度和热稳定性等性能有很大影响。
在高分子聚合物的结晶过程中，首先是高分子链的移动和排列，然后是结晶核的形成和生长。
结晶核是指高分子链在固态条件下形成的结晶起始点，其形成与结晶能力、结晶温度和结晶度等因素有关。
结晶核的生长是指结晶颗粒逐渐增长并扩大，直到达到稳定状态。
结晶核的形成和生长过程决定了高分子聚合物结晶的形态和尺寸。
总的来说，高分子聚合物的结晶特点主要包括结晶度、结晶尺寸和结晶形态等方面。
这些特点直接影响了高分子聚合物的物理性质、力学性能和加工性能等方面。
如何控制聚合物的结晶度以此调控其性能的方法
如何控制聚合物的结晶度以此调控其性能的方法聚合物作为一类重要的材料，在各种工业和科学领域中有着广泛的应用。
聚合物的结晶度是影响其性能的重要因素之一。
控制聚合物的结晶度可以有效地调节材料的物理性质、力学性能、热稳定性等方面，从而满足不同应用领域的需求。
本文将介绍几种常见的方法，用于控制聚合物的结晶度，以此调控其性能。
晶核控制方法晶核是聚合物结晶的起始点，控制晶核的形成和数量可以有效地调节聚合物的结晶度。
在制备过程中，通过添加不同类型或浓度的晶核剂，可以影响聚合物的结晶过程。
晶核数量的增加通常会导致结晶度的提高，从而改变聚合物的性能。
结晶条件调节方法结晶条件是指影响聚合物结晶过程的外部因素，如温度、压力、溶剂以及搅拌速率等。
调节这些结晶条件可以有效地控制聚合物的结晶度。
例如，通过改变结晶温度或者控制结晶速率，可以实现对聚合物结晶度的调节，从而得到不同性能的材料。
拉伸和变形方法通过施加拉伸或变形等机械作用，可以改变聚合物分子链的排列方式，进而影响聚合物的结晶度。
在拉伸或者压缩过程中，分子链会发生重新排列，从而改变结晶度和晶体形态。
这种方法可以在不改变聚合物结构的情况下，调控其结晶度和性能。
混合物调节方法将聚合物与其他添加剂或复合材料混合，也是调节聚合物结晶度的一种有效方法。
例如，添加纳米材料、填料或者改性剂等，可以在一定程度上影响聚合物的结晶行为，从而调节其性能。
混合物的选择和比例可以根据具体的应用需求来进行设计，实现对聚合物结晶度的精准调控。
综上所述，通过晶核控制、结晶条件调节、拉伸和变形以及混合物调节等方法，可以有效地控制聚合物的结晶度，进而调节其性能。
在实际应用中，可以根据具体的需求选择合适的方法组合，实现对聚合物材料性能的定制化调控，为各个领域的应用提供更多可能性。
高分子物理简答题
第二章高分子的链结构1.聚合物的层次结构聚合物的结构包括高分子的链结构和聚合物的凝聚态结构,高分子的链结构包括近程结构一级结构和远程结构二级结构;一级结构包括化学组成,结构单元连接方式,构型,支化于交联;二级结构包括高分子链大小相对分子质量,均方末端距,均方半径和分子链形态构象,柔顺性;三级结构属于凝聚态结构,包括晶态结构,非晶态结构,取向态结构,液晶态结构和织态结构; 2．结构单元的键接方式,许多实验证明自由基或离子型聚合产物中大多数是头—尾键接的,链接方式对聚合物的性能有比较明显的影响;例1：纤维要求分子链中单体单元排列规整,结晶性能好,强度高,便于抽丝和拉伸例2：维尼纶纤维缩水性较大的根本原因：聚乙烯醇PVA做维尼纶只有头—尾键接才能使之与甲醛缩合生成聚乙烯醇缩甲醛;如果是头—头键接额,羟基就不易缩醛化,是产物中保留一部分羟基,羟基的数量太多会使纤维的强度下降;3．聚合物的空间构型概念：结构单元为—CH2—CHR—型的高分子,在每一个结构单元中都有一个手性碳原子,这样,每一个链节就有两种旋光异构体,高分子全部由一种旋光异构体键接而成称为全同立构,由两种旋光异构单元交替键接,称为间同立构,两种旋光异构单元完全无规键接时,则称为无规立构全同立构和间同立构的高聚物有时统称为等规高聚物高聚物中含有全同立构和间同立构的总的百分数是指等规度由于内双键的基团在双键两侧排列的方向不同而有顺式构型与反式构型之分,他们称为几何异构体例：几何构型对聚合物的影响聚丁二烯1,2-加成的全同立构或间同立构的聚丁二烯PB,由于结构规整,容易结晶,弹性很差,只能作为塑料使用；顺式1,4-聚丁二烯链的结构也比较规整,容易结晶,在室温下是一种弹性很好的橡胶,反式1,4-聚丁二烯分子链的结构也比较规整,容易结晶,在室温下是弹性很差的塑料;4. 高分子共聚物共聚物的序列结构常用参数平均序列长度L和嵌段数R;当R=100时表明是交替共聚,R=0时表明是嵌段共聚物例1：聚甲基丙烯酸甲酯PMMA分子带有极性酯基是分子间作用力比聚苯乙稀PS大,因此在高温的流动性差,不宜采取注塑成型法加工;需将PMMA和少量PS共聚可以改善树脂的高温流动性,适用于注塑成型ps. 和少量的丙烯晴AN共聚后,其冲击强度,耐热性,耐化学腐蚀性都有所提高,可供制造耐油的机械零件例2：ABS树脂在结构组成制备工艺上可提高产品的力学性能的方法ABS树脂是丙烯晴,丁二烯和苯乙烯的三元共聚物;其中丙烯晴有CN基,能使聚合物耐化学腐蚀,提高制品的抗张强度和硬度；丁二烯使聚合物呈现橡胶状韧性,这是材料抗冲击强度增高的主要因素；苯乙烯的高分流动性能好,便与加工成型,而且可以改善制品表面光洁度.,ps. ABS是一类性能优良的热塑性塑料例3：SBS在结构和组成上的特点及加工方法概述用阴离子聚合法制得的苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物SBS树脂;丁二烯常温是一种橡胶,而聚苯乙烯是硬性塑料,两者不相容,因此SBS具有两项结构;聚丁二烯段形成连续的橡胶相,聚苯乙烯是热塑性的,聚苯乙烯起交联作用高温下可以破坏也可以重组,所以SBS是一种可以注塑方法进行加工而不需要硫化的橡胶;聚氨酯与其相似,统称热塑性弹性体;5.高分子链的支化例：为什么高压聚乙烯的冲击强度好于低压聚乙烯的冲击强度支化对物理性能的影响有时相当显著,高压聚乙烯低密度聚乙烯LDPE由于支化破坏了分子的规整性,使其结晶度大大降低,低压聚乙烯高密度聚乙烯HDPE是线型分子,易于结晶,故在密度,熔点,结晶度和硬度方面都高于强者;分子链支化程度增加,分子间的距离增加,分子间的作用力减小,因而使拉伸强度降低,但冲击强度会提高;6.高分子链的交联支化高分子能够溶解,交联高分子不熔不熔,只有交联度不大的时候能在溶剂中溶胀;热固性塑料和硫化橡胶都是交联高分子例：硫化橡胶未经硫化交联的橡胶分子之间容易滑动,受力后会产生永久变形,不能回复原状,经硫化的橡胶分子间不能滑移,才有大的可逆弹性变形,所以橡胶一定要经过硫化变成交联结构后才能使用;交联度小的橡胶含硫5%一下弹性较好,交联度大的橡胶含硫20%~30%弹性就差,交联度再增加,机械强度和硬度都将增加,最终失去弹性而变脆;7.高分子链的构象概念：构象：单间内旋转而产生的分子在空间的不同排列形态,由于热运动分子的构象在时刻改变,因此高分子的键的构象是统计性的,由此可知,这种构象是不固定的;构型：大分子链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经过化学键的断裂和重组;构型包括单体单元的键合顺序,空间构型的规整性,支化度,交联度以及共聚物的组成及序列结构;无规线团：单键内旋转是导致分子链呈蜷曲构象的原因,内旋转愈自由,蜷曲的趋势越大,我们称这种不规则的蜷曲高分子链的构象为无规线团;理想链理想柔性链,自由链接链：高分子键的一种理想化的简单模型,假定高分子的主链由足够多的不占体积的化学键自有链接而成,这些键的取向不受键角以及相邻旋转交的限制,没有位垒的障碍,在空间上的取向几率都相等;自由旋转链：每个链都能在键角限制范围内自由旋转,不考虑空间位阻影响,有足够多的不占体积的化学键自有链接而成,这些键的取向受键角及相邻旋转交的限制,没有位垒障碍;受阻旋转链：同自由旋转链,除不能自由旋转;末端距：对于线性高分子,分子链的一端至另一端的直线距离即为末端距;均方末端距：末端距的平方的平均值,通常用来表征高分子链的尺寸;高斯链：把真实的高分子末端距模型化的一种由n个长度为l的统计单元组成,他的末端距大小分布符合高斯统计函数,这种假想链叫做高斯链Ｐｓ．末端距的计算见附录例１. 自由连接链和高斯链的区别１．高斯链的统计单元为链段,自由链接链的链接单元为化学键２．高斯链可以产生链段的回转和取向,自有链接连不能产生化学链的旋转和取向３．高斯链是实际存在的,自有链接连是不存在的４．高斯链研究高分子链的共性,自有链接链是理想化的;例２．聚丙烯是否可以通过单键的内旋转由全同立构变成间同立构,为什么答：不可以;因为全同立构和间同立构是属于构型的范畴,构型是指分子中有化学键所固定的原子在空间的排列;单键的内旋转只会改变构象,而改变构型必须经过化学键的断裂才能实现;例３.为什么只有柔性高分子链才适合做橡胶答：橡胶具有高弹性,弹性模量很小,形变量很大的特点;只有处于蜷曲状态的长链分子才能在外力的作用下产生大形变,才能作为橡胶;蜷曲程度与柔性是相对应的,蜷曲程度越高,柔性越好,所以适合做香蕉的高分子必须具备相当程度的柔性;例４．试述近程相互作用和远程相互作用的含义以及它们对高分子链构象以及柔性的影响答：所谓“近程”和“远程”是根据沿大分子链的走向来区分的,并非为三维空间上的远和近;事实上,即使是沿高分子长链很远的枝节也会由于主链单间内旋转而在三维空间上相互靠的很近;近程相互排斥作用的存在使得实际高分子的内旋转受阻,是指在空间可能有的构象数远远小于自由内旋转的情况,受阻程度越大构象数就越少,高分子链的柔性就越小;远程相互作用可为斥力,也可称为引力;当大分子链中相距较远的原子或原子团由于单键的内旋转,可是其间的距离小于范德瓦尔斯半径而表现为斥力,大于范德瓦尔斯半径为引力,五轮哪种力都使单间内旋转受阻构象数减小,柔性下降,末端距变大;例5. 分子链柔顺性大小顺序聚乙烯PE,聚丙烯PP,聚丙烯晴PAN,聚氯乙烯PVC取代基极性越大,取代基之间的相互作用就越强,高分子链内旋转越困难,柔性越小;取代基的极性顺序为—CN>—CL—CH3—H,所以PE>PP>PVC>PAN例6.请排出分子间作用力的大小聚苯乙烯,聚对苯二甲酸乙二酯和尼龙66,聚乙烯尼龙66>据对苯甲酸乙二酯>聚苯乙烯>聚乙烯尼龙66分子间能形成氢键,因此分子间作用力最大；聚对苯二甲酸乙二酯含有强极性基团,分子间作用力比较大,聚苯乙烯含有侧基,连段运动较困难,分子间作用力较小,聚乙烯是非极性分子,又不含侧基,分子间作用力最小;例7. 请排出结晶难易程度的排序1聚对苯二甲酸乙二酯和聚间苯二甲酸乙二酯,聚乙二酸乙二酯2尼龙66,尼龙1010聚己二酸乙二酯>聚对苯二甲酸乙二酯>聚间苯二甲酸乙二酯,这是由于聚己二酸乙二酯的柔顺性好,聚间苯二甲酸乙二酯对称性不高,尼龙66>尼龙1010尼龙66中氢键密度大于尼龙1010第三章高分子溶液１.聚合物溶解过程和溶剂选择概念：内聚能密度：内聚能是将一摩尔液体或固体分子汽化时所需要的能量,单位体积的内聚能即为内聚能密度;δ溶度参数：溶度参数是内聚能密度的平方根;溶质与溶剂的溶度参数越接近越可能相互溶解;冻胶：是由范德瓦尓斯力交联而成的,加热可以拆散范德瓦尓斯力的交联,使冻胶溶解;凝胶：是高分子链之间以化学键形成的交联结构的溶胀体;例1.聚合物的溶解过程答：聚合物的溶解过程分为两个阶段,先是溶剂分子深入聚合物内部,是聚合物体积膨胀,称为溶胀,然后才是高分子均匀分散在溶剂中形成完全溶解的分子分散的均相体系,对于交联聚合物,在与溶剂接触时也会发生溶胀,但因有交联的化学键束缚,不能再进一步使交联分子拆散,只能停留在溶胀阶段,不会溶解;例２．聚合物的溶解度与分子量的关系：溶解度与聚合物的分子量有关,分子量大的溶解度小,分子量小的溶解度大,对交联聚合物来说,交联度大的溶胀度小,交联度小的溶胀度大;例３．非晶聚合物和结晶聚合物对溶解的影响非晶聚合物的分子堆砌比较松散,分子间的相互作用较弱,因此溶剂分子比较容易渗入聚合物内部使之溶胀和溶解;静态聚合物由于分析排列规整,堆砌紧密,分子间相互作用力很强,以致溶剂分子深入聚合物内部非常困难,因此晶态聚合物的溶解比非晶态聚合物困难得多;溶液的热力学性质溶解过程的自发需要满足△Ｆｍ＝△Ｈｍ－Ｔ△Ｓｍ＜０对于极性聚合物在极性溶剂中,由于高分子溶剂强烈相互作用,分子排列趋于混乱所以△Sm增加溶解时放热△Ｈｍ＜０且使体系△Ｆｍ降低所以溶解过程能自发进行非极性聚合物,溶解过程一般是吸热的△Ｈｍ＞０,故只有在升高温度Ｔ或者减小混合热△Ｈｍ才能使体系自发溶解;非极性溶液的混合热△Ｈｍ的大小取决于溶度参数,如果两种液体溶度参数接近,则混合热越小,两种液体越能互相溶解;Ｐｓ．聚丙烯腈不能溶解在溶度参数与他相接近的乙醇,甲醇,苯酚;乙二醇等溶剂中,这是因为这些溶剂的极性太弱了,只有二甲基甲酰胺,二甲基乙酰胺,乙腈,二甲基亚砜,丙二腈才能使其溶解;丙酮不能溶解聚苯乙烯是丙酮极性太强而聚苯乙烯是弱极性的;可以得出结论,极性聚合物,不但要求它与溶剂的溶度参数中的非极性部分接近,还要求极性部分也接近才能溶解;注：如果溶质与溶剂间能形成结晶性非极性聚合物的溶剂选择最困难,它的溶解包括两个过程：其一是结晶部分的熔融；其二是高分子与溶剂的混合,两者都是吸热的过程,所以要提高温度;除非生成氢键,因为氢键的生成是放热反应;例１.溶剂的选择原则：１）极性相近,要求溶剂的极性和高聚物极性相近,极性高聚物选择极性相当的溶剂；２）溶度参数相近原则,参数越接近,溶解可能性越大,非晶态—非极性比较合适,对于晶态的非极性高聚物需加外界条件,对晶态极性不适用；３）溶剂化原则基团的相互作用溶剂分子与高分子链之间相互吸引作用是高分子链与链之间相互分离导致高分子溶解于溶剂形成溶液;理想溶液概念：理想溶液：是指溶液中溶质分子间溶剂分子间和溶质分子间的相互作用能都相等,溶解过程没有体积变化也没有焓的变化;Huggins参数:是表示高分子溶液混合时相互作用能的变化θ温度：是高分子溶液的一个参数,当T=θ时高分子溶液中的过量化学位为零,与理想溶液中溶剂的化学位没有偏差θ条件：通过选择溶剂和温度使高分子溶液中溶剂的过量化学位为零的条件,这种条件称为θ条件或θ状态;无扰状态：高分子在稀溶液中,一个高分子很难进入另一个高分子所占的区域,即每个高分子都有一个排斥体积;如果高分子链段和溶剂分子相互作用能大于高分子链段与高分子链段的相互作用能,则高分子被溶剂化而扩张,使高分子不能彼此接近,高分子的排斥体积就很大；如果高分子链段与溶剂分子相互作用能等于高分子链段与高分子链段的相互作用能;高分子与高分子可以与溶剂分子一样彼此接近,互相贯穿,这样排斥体积为零,相当于高分子处于无扰状态;这种状态的尺寸就称为无扰尺寸;扩张因子：高分子在良溶剂中,由于溶剂化的作用,是卷曲的高分子链伸展,高分子的均方末端距和均方旋转半径扩大;扩张因子α是指高分子链的均方末端距或均方旋转半径与高分子链在θ状态下的均方末端距或均方旋转半径之比,它表示高分子链的扩张程度;溶胀比：交联高聚物在溶胀平衡时的体积与溶胀前的体积之比例1. 根据高分子的混合自由能,推导出其中溶剂的化学位变化,并讨论在什么条件下高分子溶液中溶剂的化学位变化,等与理想溶液中溶剂的化学位变化答：见附录例2. 高分子溶液在什么情况下与理想溶液的一些热力学性质相近当T=θ时;高分子溶液中溶剂的过量化学位为零；χ1=1/2,高分子处于θ状态,此时高分子溶液与理想溶液的一些热力学性质相近;例3. 什么是θ温度当高于,低于或等于θ温度时,大分子的自然构象有何不同为什么θ温度是高分子溶液的一个参数;当T=θ时,高分子溶液中溶剂△μ=0与理想溶液中的溶剂化学位没有偏差;当T＞θ时,溶剂为高分子良溶剂,在良溶剂中,高分子链由于溶剂化而扩张,高分子线团伸展,当T＜θ时,溶剂为高分子的不良溶剂,在不良溶剂中,高分子链由于溶剂化作用很弱,高分子链紧缩；当T=θ时,溶剂为高分子的θ溶剂,在θ溶剂中,高分子链段与高分子链段的相互作用能等于高分子链段与溶剂的相互作用能,高分子与高分子可以与溶剂分子一样彼此接近,互相贯穿,这样高分子链的排斥体积为零,相当与高分子链处于无干扰的无规线团;例4.试举出可判定聚合物溶解性好坏的三种热力学参数,并讨论当它们分别为何值时,溶剂是良溶剂,θ溶剂,劣溶剂：过量化学位△μ₁,Huggins参数χ₁,第二维利系数A₂可以判定聚合物溶解性的好坏的三种热力学参数,△μ₁＜0,χ₁＜1/2,A₂＞0时为良溶剂；△μ₁=0,χ₁=1/2,,A₂=0时为θ溶剂；μ₁＞0,χ₁＞1/2,A₂＜0时为劣溶剂;Ps.θ状态与真正的理想溶液还是有区别的,真正的理想溶液没有热效应,任何温度下都呈现理想行为,而在θ温度时的高分子稀溶液只是过量化学位等于0而已;偏摩尔混合热和偏摩尔混合熵都不是理想值,只是两者的非理想效应近似相互抵消;例５.临界共溶温度：是聚合物溶解曲线极大处的温度就是Tc;溶质的分子量越大,溶液的临界共溶温度越高;当温度降至Tc一下某一定值时,就会分离成稀相和浓相,当体系分成两相最终达到相平衡时,每种组分在两相间扩散达到动态平衡,这就要求每种组分在两相间的化学未达到相等;相分离的起始点就是临界点,在临界点,两个相浓度相等;简述荣章法测定聚合物的δ的原理和方法溶胀法可以测定交联聚合物的平衡溶胀比,及交联聚合物达到溶胀平衡时的体积与溶胀前的体积之比;若交联聚合物与溶剂的溶度参数越接近,高分子与溶剂的相互作用愈大,及高分子溶剂化程度愈大,交联网链愈能充分伸展,是交联聚合物的平衡溶胀比增大,若用若干种不同溶度参数的溶剂溶胀聚合物,用溶胀法分别测定聚合物在这些溶剂中的平衡溶胀比,以平衡溶胀比对溶剂的溶度参数作图,找出平衡溶胀比极大值所对应的溶度参数,此溶度参数可作为交联聚合物的溶度参数;Ｐｓ．增塑剂为了改善聚合物材料的成型加工性能和使用性能,通常在聚合物树脂中加入高沸点,低挥发性的小分子液体或低沸点固体,以降低玻璃化转变温度和粘流温度,改善树脂流动性,降低粘度石制品有较好的柔韧性,和耐寒性;第四章高分子的多组分体系高分子的相容性概念高温临界共溶温度ＵＣＳＴ：高温互容低温分相;低温临界共溶温度ＬＣＳＴ：低温互容高温分相;曲线分析见附录临界胶束浓度：将嵌段共聚物溶解在小分子溶剂中,如果溶剂溶解共聚物前段时没有很强的选择性,那么嵌段共聚物的溶液性质与一般均聚物的溶液性质没有和大的差别;但如果溶剂对其中的某一嵌段具有很强的相互吸引作用,在固定温度改变浓度或固定浓度改变温度两种条件下,嵌段共聚物类似于小分子的表面活性剂,与溶剂作用强的嵌段倾向于与溶剂混合,而另一嵌段就倾向于与其它链的相似嵌段聚集在一起,形成胶束,形成胶束的临界条件被称为临界胶束浓度,和临界胶束温度;进一步增加浓度,这些胶束逐渐发生交叠,形成物理凝胶几乎不能流动,形成凝胶的临界浓度称为临界胶束浓度静态光散射通过测定溶液中形成结构的平均分子量来估算是否形成了胶束Ｐｓ．ＵＣＳＴ,ＬＣＳＴ曲线见附录第五章聚合物的非晶态非晶态聚合物的结构模型概念无规线团模型：在非晶态聚合物本体中,分子链的构象与在溶液中的一样,成无规线团状,线团的尺寸在θ状态下高分子的尺寸相当,线团分子之间是任意相互贯穿和无规缠结的,前端的堆砌不存在任何有序的结构,因而非晶态聚合物在凝聚态结构上是均相的;玻璃化转变：玻璃态和高弹态之间的转变称为玻璃化转变,对应的转变温度即玻璃化转变温度;玻璃态：当非晶聚合物在较低的温度下受外力时,有与链段运动被冻结,只能使主链的键长和键角有微小的改变,因此从宏观上来说,聚合物形变是很小的,形变与受力的大小成正比,当外力除去后,形变能立刻回复;这种力学性质称虎克型弹性体,又称普弹体,非晶态聚合物处于具有普弹性的状态,称为玻璃态;玻璃化温度：高聚物分子链开始运动或冻结的温度;它是非晶态高聚物作为塑料使用的最高温度,橡胶使用的最低温度;高弹态：在聚合物受到外力时,分子链可以通过单键的内旋转和链段的改变构象以适应外力的作用,由于这种变形是外力作用促使聚合物主链发生内旋转的过程,它需要的外力显然比聚合物在玻璃态时变形所需外力要小得多,而变形量却大得多,这种性质叫做高弹性,它是非晶态聚合物处在高弹态下特有的力学特征;粘流态：整个分子链运动,松弛时间缩短,在外力作用下发生粘性流动,它是整个分子链互相滑动的宏观表现;形变不可逆外力除去后,形变不能再自发回复自由体积理论：Fox和Flory提出,认为液体或固体物质,其体积由两部分组成：一部分是被分子占据的体积；另一部分是未被占据的自由体积;后者以“孔穴”的形式分散于整个物质之中,正是由于自由体积的存在,分子链才可能发生运动;自由体积理论认为,当聚合物冷却时,起先自由体积逐渐减少,到某一温度时,自由体积达到一最低值,这是聚合物进入玻璃态;在玻璃态下,有与链段运动被冻结,自由体积也被冻结,并保持一恒定值,自由体积“孔穴”的大小及分布也将基本上维持固定;因此对任何聚合物,玻璃化温度就是自由体积达到某一临界值的温度,在这临界值一下,已经没有足够的空间进行分子链构象的调整了;因而聚合物的玻璃态可视为等自由体积状态;不管什么聚合物,发生玻璃化转变时,自由体积分数都等于2.5%;Ps. WLF方程见附录例1:：无规线团模型的实验证据1.橡胶的弹性理论完全是建立在无规线团模型基础上的,而且实验证明,橡胶的弹性模量和应力-温度系数关系并不随稀释剂的加入而有反常的改变,说明在非晶态下,分子链是完全无序的,并不存在可被进一步溶解或拆散的局部有序结构2.在非晶聚合物的本体和溶液中,分别用高能辐射是高分子发生交联,实验结果并未发现本体体系中发生分子内教练的倾向比溶液中更大,说明本体中并不存在诸如紧缩的线团或折叠连那些局部有序的结构;3用X光小角散射的实验结果,提别有力的支持了无规线团;.对于分子量相同的聚甲基丙烯酸甲酯试样,用不同的方法光散射,X光散射和中子散射,不同条件下本体或溶液中,测得分子的回转半径相近;并且本体的数据与θ溶剂氯代正丁烷的数据以及所得指向的斜率更为一致,证明非晶态本体中,分子的形态与它在θ溶剂中一样,它们的尺寸都是无扰尺寸例2.两相球粒模型1模型包含了一个无序的粒间相,从而能为橡胶弹性变形的回缩力提供必要的构象熵,因而可以解释橡胶的弹性回缩力;2实验测得许多聚合物的非晶和结晶密度比按分子链成无规线团形态的完全无序的模型计算的密度高,说明有序的粒子相与无序的粒间相并存,两相中由于嵌段的堆砌情况有差别,导致了密度的差别;3模型例子中嵌段的有序堆砌,为洁净的迅速发展准备了条件,这就不难解释许多聚合物结晶速度很快的事实;4某些非晶态聚合物缓慢冷却或热处理后密度增加,电镜下还观察到球粒的增大,这可以用粒子相有序程度的增加和粒子相的扩大来解释;例3.非晶态聚合物形变-温度曲线如果取一块非晶聚合物试样,对它施加一恒定的力,观察试样发生的形变与温度的关系,我们将所得到的曲线称为形变-温度曲线或热机械曲线;当温度较低时,试样呈刚性固体状,在外力作用下只发生非常小的形变；温度升到某一范围后,式样的形变明显的增加,并随后,并在随后的温度区间达到一相对稳定的形变,在这一个区域中,试样变成柔软的弹性体,温度继续升高,形变基本上保持不变；温度再进一步升高,则形变量又逐渐加大,试样最后完全变成粘性流体; Ps.形变温度曲线见附录例4.试用分子运动的观点说明非晶聚合物的三种力学状态和两种转变在玻璃态下,由于温度较低,分子运动的能量很低,不足以克服主链内旋转的位垒,因此不足以激发起链段的运动,链段处于被冻结的状态,只有那些较小的运动单元,如侧基,支链和小链节能运动,当收到外力时,由于链段处于冻结状态,只能使主链的键长和键角有微小的改变,形变很小,当外力除去后形变能立刻回复;随着温度的升高,分子热运动的能量增加,当达到某一温度Tg时,链段运动被激发,聚合物进入高弹态,在高弹态下,链段可以通过单键的内旋转和链段的运动不断地改变构象,但整个分子仍然不能运动;当受到外力时,分子链可以从蜷曲状态变为伸直状态,因而可发生较大形变;温度继续升高,整个分子链也开始运动,聚合物进入粘流态,这时高聚物在外力作用下便发生粘性流动,它是整个分子链互相滑动的宏观表现,外力去除后,形变不能自发回复;玻璃化转变就是链段有运动到冻结的转变,流动转变使整个分子链由冻结到运动的转变;例5.为什么聚合物通常有一份相对确定的玻璃化温度,却没有一个确定的粘流温度随着相对分子量的增加,玻璃化温度会升高,特别是在较低的相对分子质量范围内,这种影响较为明显,但是当相对分子质量增加到一定程度后,玻璃化温度随着相对分子质量的变化很小;而聚合物的粘流温度是整个分子链开始运动的温度,相对分子质量对粘流温度的影响比较明。
聚合物的内聚强度和粘接强度
聚合物的内聚强度和粘接强度聚合物是由许多单体分子通过化学键连接而成的大分子化合物。
内聚强度和粘接强度是评估聚合物材料性能的重要指标。
本文将分别介绍聚合物的内聚强度和粘接强度，并讨论它们的影响因素和应用现状。
一、聚合物的内聚强度聚合物的内聚强度是指材料内部分子间的相互吸引力或结合力。
内聚强度直接影响聚合物的物理性能和力学性能。
内聚强度越高，材料的强度、韧性和耐热性等性能也会相应增强。
内聚强度的提高可以通过以下几个方面来实现：1. 分子结构设计：通过合理设计聚合物的分子结构，可以增加分子间的吸引力，提高内聚强度。
例如，引入极性基团或增加交联结构可以增强分子间的相互作用。
2. 分子量控制：聚合物的分子量对内聚强度有较大影响。
通常情况下，分子量越高，内聚强度越大。
因此，在聚合反应中，控制反应时间和反应条件，可以得到分子量较高的聚合物。
3. 结晶性能：聚合物的结晶性能也会影响内聚强度。
结晶性能较好的聚合物通常具有较高的内聚强度。
通过控制结晶过程，可以提高聚合物的内聚强度。
二、聚合物的粘接强度聚合物的粘接强度是指聚合物与其他材料之间的结合强度。
粘接强度的好坏直接影响着聚合物在各种应用中的性能和稳定性。
优秀的粘接强度可以确保聚合物与其他材料之间的牢固结合，实现各种工程需求。
粘接强度的提高可以通过以下几个方面来实现：1. 表面处理：在粘接前对聚合物表面进行处理，如清洁、去除氧化物、增加表面粗糙度等，可以提高粘接强度。
2. 粘接剂选择：选择合适的粘接剂可以提高粘接强度。
不同的粘接剂适用于不同的聚合物材料，需要根据实际情况进行选择。
3. 粘接条件控制：粘接过程中的温度、压力和时间等条件也会影响粘接强度。
合理控制这些条件可以提高粘接强度。
聚合物的内聚强度和粘接强度在各个领域都有广泛的应用。
在材料领域，聚合物的内聚强度决定了材料的力学性能和耐久性，影响着材料的使用寿命和可靠性。
在工程领域，聚合物的粘接强度决定了材料的连接性能，影响着工程结构的稳定性和安全性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
结晶对聚合物性能的影响
结晶作用对高分子聚乙烯板材等聚合物物理及力学性能影响都
十分显著(见下表)。
结晶对性能的影响的程度主要取决于以下几个因素：结晶度、晶粒大小和晶体的结构。
1)力学性能通常随着结晶度的增加，聚合物的屈服应力、强度、模量和硬度等均提高;而断裂伸长和冲击韧性则降低，显然结晶使聚合物变硬变脆了。
这是因为结晶度增加，分子链排列紧密有序，孔隙率低，分子间相互作用力增加，链段运动变得困难的缘故。
同样，当材料受到冲击时，分子链段没有活动余地，冲击强度降低。
结晶作用提高了软化温度，使得结晶聚合物在玻璃化温度以上仍能保持适当的力学性能。
另外在玻璃化温度以上，微晶体可以起到物理交联的作用，使链韵滑移减小，因而结晶度增加可以使蠕变和应力松弛降低。
球晶的结构对强度的影响超过了结晶度所产生的影响。
大的球晶通常使聚合物的断裂伸长和韧性下降，这是因为大的球晶内部的孔隙和结晶界面的缺陷较多，这些最薄弱的环节受力后很容易发生破坏。
前面已经提过，球晶是聚合物熔体结晶的主要方式，它的大小通常采用冷却速率来控制。
缓慢冷却和退火能生产大的球晶，而由熔体快速冷却或淬火可以得到小的球晶。
尤其是使用一些异相成核，促进结晶过程和加快结晶速度，可以生成多而小的球晶。
对不同的聚合物，球
晶的大小和多少对性能的影响的趋势都不同。
所以，能影响结晶速、结晶度的一些因素都会间接影响到聚合物的力学性能。
从晶体的结构上来说，由伸直链组成的纤维状晶体，其拉伸性能比折叠链晶体好得多。
根据这-道理，可以在加工冷却过程中改变工艺条件形成伸直链晶体，.满足制品拉伸性能的要求。
2)密度和光学性质晶区中的分子链排列规整，其密度大于非晶区，因而随着结晶度的增加，聚合物的密度增大。
物质的折射率与密度有关，因此聚合物中的晶区与非晶区的折射率是不同的。
光线通过结晶聚合物时，在晶区界面上要发生折射和反射，而不能直接通过，所以结晶区域越大，即结晶度越高的聚合物，其透明性就越差。
结晶度越小，透明性越好，那些完全非晶的聚合物，通常都是透明的，如聚苯乙烯等。
但是，如果一种聚合物的晶相密度与非晶相密度相近，光线在晶区界面上几乎不发生反射和折射。
或者当晶区的尺寸小到比可见光的波长还小，此时入射光也不发生反射和折射，这样的聚合物即使有结晶，对透明性也不会有太大影响。
对于许多结晶聚合物，为了提高其透明性，可以设法减小其晶区尺寸。
例如等规聚丙烯，在加工时加入成核剂，可得到含小球晶的制品，其透明性和其他性能有所提高。
3)热性能对作为塑料使用的聚合物而言，在不结晶或结晶度低时，最高使用温度是玻璃化温度。
结晶聚合物的熔点远远高于非晶聚
合物_韵玻璃化温度。
结晶度提高会提高聚合物的熔点，所以结晶聚合物在瓦以上都不至于软化，可通过结晶提高使用温度。