高分子材料的凝聚态物理与化学
高分子物理名词解释
第二章名词解释1.凝聚态：根据物质的分子运动在宏观力学性能上的表现来区分为固体、液体、气体。
2.单分子链凝聚态：大分子特有现象，高分子最小单位。
3.内聚能：1mol凝聚体汽化时需要的能量，△E = CE =△HV-RT(△HV——摩尔蒸发热，RT——汽化时做膨胀功)4.晶胞：晶体结构中具有周期性排列的最小单位。
5.晶系：晶体按其几何形态的对称程度。
ler指数：是一种特殊的，以结晶学单胞三条棱为坐标系时确定的指数。
7.单晶：晶体的整体在三维方向上由同一空间格子组成。
8.球晶：浓溶液中析出或熔体中析出，在不存在应力的条件下，形成圆球形的晶体。
9.片晶厚度：结晶聚合物的长周期与结晶度的乘积。
10.结晶度：试样中结晶部分所占的质量分数或体积分数。
11.高分子链的缠结：高分子链之间形成物理交联点，构成网络结构,使分子链的运动受到周围分子的羁绊和限制。
12.聚合物液晶：一些物质的结晶结构受热熔融或被溶剂溶解后，表观上失去了固体物质的刚性，具有流动性，结构上仍保持有序结构，表现各向异性，成为固体-液体过渡状态。
13.溶致液晶：一种包含溶剂化合物在内的两种或多种化合物形成的液晶。
14.热致液晶：加热液晶物质时，形成的各向异性熔体。
15.液晶晶型：向列相（N相）:完全没有平移有序手征性液晶（胆甾相，手征性近晶相）层状液晶（近晶A，近晶C ）一维平移有序盘状液晶相（向列相ND）16.取向：在某种外力作用下，分子链或其他结构单元沿着外力作用方向择优排列的结构取向度：f=1/2（3cos2θ-1）（θ：分子链主轴与取向方向之间的夹角，称为取向角）17.双折射：一条入射光线产生两条折射光线的现象。
18.相容性：共混物各组分彼此相互容纳，形成宏观均匀材料的能力。
19.多组分聚合物：多组分聚合物又称高分子合金，指该体系中存在两种或两种以上不同的聚合物组分，不论组分之间是否以化学键相互连接。
20.自组装：基本结构单元(分子，纳米材料，微米或更大尺度的物质）自发形成有序结构的一种技术。
高分子化学与物理基础名词解释
单体：能通过相互反应生成高分子的化合物。
高分子或聚合物：由许多结构和组成相同的单元相互键连而成的相对分子质量在10000以上的化合物。
相对分子质量低于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）。
相对分子质量大于1 000 000的称为超高相对分子质量聚合物。
主链：构成高分子骨架结构，以化学键结合的原子集合。
侧链或侧基：连接在主链原子上的原子或原子集合，又称支链。
支链可以较小，称为侧基；也可以较大，称为侧链。
聚合反应:由低分子单体合成聚合物的反应称做~.重复单元：聚合物中组成和结构相同的最小单位称为~，又称为链节。
结构单元：构成高分子链并决定高分子性质的最小结构单位（或原子组合）称为~单体单元：聚合物中具有与单体的化学组成相同而键合的电子状态不同的单元称为~。
连锁聚合（Chain Polymerization ）：活性中心引发单体，迅速连锁增长的聚合。
烯类单体的加聚反应大部分属于连锁聚合。
连锁聚合需活性中心，根据活性中心的不同可分为自由基聚合、阳离子聚合和阴离子聚合。
逐步聚合（Step Polymerization ）：无活性中心，单体官能团之间相互反应而逐步增长。
绝大多数缩聚反应都属于逐步聚合。
加聚反应（Addition Polymerization ）：即加成聚合反应， 烯类单体经加成而聚合起来的反应。
加聚反应无副产物。
缩聚反应（Condensation Polymerization ）：即缩合聚合反应，单体经多次缩合而聚合成大分子的反应。
该反应常伴随着小分子的生成。
线型聚合物:指许多重复单元在一个连续长度上连接而成的高分子.热塑性塑料(Thermoplastics Plastics)：是线型可支链型聚合物，受热即软化或熔融，冷却即固化定型，这一过程可反复进行。
聚苯乙烯（PS ）、聚氯乙烯（PVC ）、聚乙烯（PE ）等均属于此类。
热固性塑料(Thermosetting Plastics)：在加工过程中形成交联结构，再加热也不软化和熔融。
高分子凝聚态结构
高分子凝聚态结构
高分子凝聚态结构是指高分子化合物在固态或结晶态下的结构形态。
高分子凝聚态结构的研究涉及到高分子链的排列、堆砌、折叠和结晶等行为，以及由此产生的物理和化学性质。
具体来说，高分子凝聚态结构的研究内容包括以下几点：
1.高分子链的构象：高分子链在固态或结晶态下的形态，包括链的折叠、扭
曲和伸展等。
2.高分子链的堆砌：高分子链在晶体或非晶体中的排列方式，包括密堆积和
松堆积等。
3.高分子链的结晶度：高分子链在结晶态下的结晶程度，结晶度的高低会影
响材料的性能。
4.高分子链的取向：高分子链在材料中的取向程度，包括各向异性、各向同
性等。
5.高分子链的交联：高分子链之间的交联程度和交联方式，交联程度的高低
会影响材料的力学性能。
总之，高分子凝聚态结构是指高分子化合物在固态或结晶态下的结构形态，包括高分子链的构象、堆砌、结晶度、取向和交联等方面。
这些结构特征对高分子材料的物理和化学性质有着重要的影响，因此研究高分子凝聚态结构对于材料科学和化学等领域的发展具有重要意义。
对高分子凝聚态的几个基本物理问题探讨
对高分子凝聚态的几个基本物理问题探讨【摘要】高分子凝聚态是物理学中一个重要研究领域，其具有复杂的结构和性质，涉及到许多基本物理问题。
本文首先介绍了高分子凝聚态的特点和定义，接着讨论了高分子凝聚态存在的基本物理问题，以及高分子结构与性质之间的关系。
我们还探讨了高分子凝聚态中常见的相变现象和扩散运动。
结合研究现状，指出了未来可能的研究方向。
通过对高分子凝聚态的几个基本物理问题进行深入探讨，有助于加深对高分子材料的理解，促进相关领域的进一步发展和应用。
【关键词】高分子凝聚态、物理问题、结构与性质、相变现象、扩散和运动、研究现状、未来方向。
1. 引言1.1 研究背景高分子凝聚态是指由大量高分子分子单元组成的凝聚相态。
随着现代高分子科学的快速发展，对高分子凝聚态物理学的研究也日益受到重视。
高分子凝聚态的研究不仅有助于揭示高分子材料的基本性质和行为，还对材料科学、生物医学工程等领域具有重要的应用价值。
高分子凝聚态的物理性质研究始于20世纪初，随着理论和实验技术的不断进步，已经取得了诸多重要成果。
高分子凝聚态在聚合物科学中具有重要地位，广泛应用于合成聚合物、高分子复合材料等领域。
高分子凝聚态中仍存在许多基本物理问题尚待解决，如高分子结构与性质的关系、相变现象、扩散和运动等。
研究高分子凝聚态的基本物理问题，不仅有助于深化对高分子材料的理解，还为开发新型高分子材料和应用提供了理论基础。
加强对高分子凝聚态物理学的研究，探讨其中的各种基本物理现象及其规律，对于推动高分子科学的发展具有重要意义。
1.2 研究意义高分子凝聚态的研究意义主要体现在以下几个方面。
高分子凝聚态的研究可以帮助我们更深入地了解高分子材料的内在结构和性质。
通过探讨高分子在凝聚态下的行为，我们可以揭示其在不同环境下的特性和响应，为高分子材料的设计和应用提供重要参考。
高分子凝聚态的研究有助于揭示高分子界面和界面现象的规律。
高分子在固态或液态状态下的相互作用，对于界面的稳定性、润湿性等具有重要意义，而这些性质又直接影响着高分子材料的性能和应用。
对高分子凝聚态的几个基本物理问题探讨
对高分子凝聚态的几个基本物理问题探讨【摘要】高分子凝聚态是指由高分子链或聚合物组成的一种状态，在物质科学中具有重要的研究价值。
本文通过探讨高分子凝聚态的定义、特点、构型和受限、相变行为、动力学性质以及相互作用等几个基本物理问题，揭示了高分子凝聚态的重要性和复杂性。
通过对这些问题的深入剖析，揭示了高分子凝聚态在材料科学和生物医学等领域的广泛应用前景。
未来的研究方向包括对高分子凝聚态的性质和行为进行更加深入的探究，以及开发新的高分子凝聚态材料和技术。
本文为对高分子凝聚态的物理问题提出了一些新的思路和见解，为相关研究领域的发展提供了有益的参考。
【关键词】高分子凝聚态、物理问题、构型、相变行为、动力学性质、相互作用、研究背景、研究意义、未来研究方向1. 引言1.1 研究背景高分子凝聚态物理是一门研究高分子在固体或液态状态下的性质和行为的学科，对于揭示高分子物质的结构与性质之间的关系，以及高分子材料在应用中的表现具有重要意义。
随着高分子材料在诸如医学、材料、能源等领域的广泛应用，对高分子凝聚态的研究也变得愈发重要。
高分子凝聚态的特点是由高分子链构成的大分子聚集体，在高分子链的构型和受限对凝聚态物质的性质产生深远影响。
高分子凝聚态的相变行为也备受关注，包括液固相变、玻璃态形成等现象。
在高分子凝聚态中，动力学性质和相互作用也是研究的重点，这些性质直接影响着高分子材料在实际应用中的表现。
对于高分子凝聚态的基本物理问题进行深入探讨，不仅有助于提高高分子材料的设计、性能调控能力，还有助于拓展高分子在各个领域的应用范围。
在这样的背景下，对高分子凝聚态的研究具有十分重要的意义。
1.2 研究意义高分子凝聚态是一种重要的物质形态，具有许多独特的物理性质和特点。
对高分子凝聚态的研究不仅可以深化我们对物质的认识，还可以为新材料的设计和制备提供重要参考。
在实际应用中，高分子凝聚态的性质对材料的性能和应用有着至关重要的影响。
高分子凝聚态的研究意义主要体现在以下几个方面：高分子凝聚态的定义和特点对于我们理解大分子物质的结构和性质具有重要意义，有助于揭示高分子物质的奇特行为。
高分子物理
一、高分子链的近程结构构造：分子链中原子的种类和排列，包括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：某一原子的取代基在空间的排列。
构像：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。
按高分子链化学组成不同可将高聚物分为：碳链高分子（优良的可塑性，主链不易水解）、杂链高分子（有极性，易于水解醇解或酸解）、元素高分子（有特殊性质）、其它高分子（较高的热稳定性）。
键接结构是指结构单元在高分子链中的连接方式。
这种由结构单元间的连接方式不同所产生的异构体称为顺序异构。
变换高聚物（或奇异高聚物）：结构单元和单体不相似的高聚物。
旋光异构体：对于不对称C原子构成的化合物，它能构成互为镜影的两种异构体，表现出不同的旋光性。
等规度：高聚物中含有全同立构和间同立构的总百分数。
几何异构体：双键上的基团在双键两侧的排列方式存在顺式和反式两种构型，这种异构体称为几何异构体。
构型的测定方法：X射线衍射，核磁共振，红外光谱法。
支化：线形分子链上延伸出或短或长的分支结构。
支化度：以支化点密度或两相邻支化点之间的链平均分子量来表示支化的程度。
交联：通过化学反应把高分子链用共价键相连接起来，产生网状体型结构。
交联点密度：交联的结构单元占总结构单元的比例，即每一结构单元的交联概率。
共聚物：两种以上单体单元所组成的高聚物。
序列：同类单体直接相连的嵌段。
热塑性弹性体：又称热塑性橡胶，是一类常温下显示橡胶弹性，高温下又能塑化成型的合成材料，是一类兼有橡胶和热塑性塑料特性的强韧性高聚物。
互穿网络高聚物：由两种不同单体各自聚合形成的网络互相贯穿。
半互穿网络高聚物：一线性高聚物在另一高聚物网络形成时均匀分散在其中，宏观上成为一整体者。
二、高分子链的远程结构链段：高分子链中作协同运动的一段链，是高分子链中的独立运动单元。
内旋转：高分子链中C-C单键绕键轴旋转。
柔顺性：高分子链能够改变其构象的性质。
高分子物理(第四版)课后习题 名词解释
以下为1~6章的名词解释，资料来源为高分子物理（第四版）材料科学基础（国外引进教材），化工大词典，百度百科，维基百科等。
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单键内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内旋转自由度，内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内旋转受阻，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，内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。
对高分子凝聚态的几个基本物理问题探讨
对高分子凝聚态的几个基本物理问题探讨1. 引言1.1 高分子凝聚态的重要性高分子凝聚态是研究物质在凝聚态中的高分子结构、性质和行为的重要领域。
高分子凝聚态在材料科学、物理学和化学等多个领域具有广泛的应用和研究价值，对于开发新材料、改善材料性能、提高生产效率和节约资源具有重要意义。
高分子凝聚态的研究不仅可以揭示高分子材料在不同环境下的行为规律，还可以为优化制备工艺、改进性能和设计新材料提供科学依据。
通过深入理解高分子凝聚态的结构和性质，可以实现制备高性能材料、开发绿色环保材料以及探索新型功能材料的可能性。
对高分子凝聚态的研究具有重要的理论和实践意义，对提高科技创新能力和促进社会经济发展具有积极的推动作用。
1.2 研究的背景和意义高分子凝聚态是固体物理学和高分子化学领域的交叉研究领域，其研究对象是由长链高分子分子构成的凝聚相。
高分子凝聚态的研究具有重要的理论和实践意义，不仅对于深化对高分子结构与性质之间关系的理解，还有助于开发新材料、提高材料性能、解决环境污染等方面具有重要意义。
高分子在凝聚态中的行为受到晶体结构、分子间相互作用、链段运动等因素的影响，研究高分子凝聚态的行为有助于揭示高分子材料的性能和应用特性。
高分子凝聚态中的相变现象和动力学过程也是研究的重点之一，通过对高分子凝聚态中相变和动力学过程的研究，可以为材料工程、生物医学、环境科学等领域的应用提供理论基础和技术支持。
对高分子凝聚态的基本物理问题进行探讨，不仅可以深化对高分子材料的认识，还可以为材料设计与制备、性能优化、应用推广等方面提供重要指导。
未来，随着科学技术的发展和需求的不断变化，高分子凝聚态的研究将继续受到重视，并有望在新材料、能源储存、生物医学等领域发挥更大的作用。
2. 正文2.1 高分子结构与性质的关系探讨高分子结构与性质的关系是高分子凝聚态物理研究的核心问题之一。
高分子的性质受其分子结构的影响，而分子结构是由高分子链的排布、取向和相互作用所决定的。
高分子物理复习名词解释
1、构型是指分子中由化学键所固定的原子在空间的排列。
要改变构型，必须经过化学键的断裂与重组。
2、构象是指由于单键的内旋转而产生的分子中原子的空间位置上的变化。
3、链段：聚合物分子链的一部分（或一段），是高分子链运动的基本结构单元。
4、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。
5、等规度：全同或间同立构单元所占的百分数。
6、均方末端距：末端距： 线型高分子链的一端至另一端的直线距离。
用一向量(h)表示.。
均方末端距用来表示高分子的尺寸。
7，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。
特性粘度：高分子在c →0时，单位浓度的增加对溶液的增比浓度或相对粘度对数的贡献。
其数值不随溶液浓度的大小而变化，但随浓度的表示方法而异。
第二章晶系：根据晶体的特征对称元素所进行的分类。
取向：聚合物的取向是指在某种外力作用下，分子链或其他结构单元沿着外力作用方向的择优排列。
高分子合金的相容性：两种或两种以上高分子，通过共混形成微观结构均一程度不等的共混物所具有的亲和性。
1、凝聚态：物质的物理状态，是根据物质的分子运动在宏观力学性能上的表现来区分的，通常包括固体、液体和气体。
高分子的凝聚态是指高分子链之间的几何排列和堆砌状态，包括固体和液体。
2、内聚能密度：单位体积的内聚能，CED = ∆E/Vm 。
内聚能是克服分子间作用力，把1mol 液体或固体分子移至分子引力范围之外所需的能量。
3、球晶：高聚物从熔体或浓溶液中结晶时生成的一种常见的结晶形态。
4、结晶度：试样中结晶部分所占的质量分数(质量结晶度xcm)或者体积分数(体积结晶度xcv)。
5、一些物质的结晶结构受热熔融或被溶剂溶解后，表观虽然变成了具有流动性的液体物质，但结构上仍然保持着晶体结构特有的一维或二维有序排列，形成一种兼有部分晶体和液体性质的过渡状态，这种中间状态称为液晶态。
高分子物理第2章
衍射线 入射线 试样
照相底片
照相底片上的德拜环
非晶态PS的衍射花样
晶态等规PS
可以看出，等规立构PS既有清晰的衍射环（同心圆 ——德拜环），又有弥散环，而无规立构PS仅有弥 散环或称无定形晕
由什么事实可证明结晶高聚物中有非晶态结构？
（1）从结晶聚合物大角X射线图上衍射花样 和弥散环同时出现 (2)一般测得的结晶聚合物的密度总是低于由 晶胞参数计算的完全结晶的密度。如PE实测 0.93~0.96，而从晶胞参数计算出为 1.014g/cm3,可见存在非晶态。
如：聚乙烯的稳定晶型是正交晶系，拉伸时则可形成三斜或单斜晶系
2.1 晶态聚合物结构
2.1.3 聚合物的结晶形态（晶体的外形）
——与结晶条件有密切关系 （1） 单晶—极稀溶液中缓慢生长(0.01%)，单层片晶 分子链垂直于晶面，规则折叠排列，折叠链模型
聚乙烯PE—菱 形片晶
聚甲醛 POM— 六角形
尼龙6—菱形片晶
材料的性能
预定材料性能
1.1分子间作用力
范德华力（静电力、诱导力、色散力）和氢键。 静电力：极性分子间的引力。 诱导力：极性分子的永久偶极与它在其他原子上引起的诱 导偶极之间的相互作用力。 色散力：分子瞬时偶极之间的相互作用力。 氢键(hydrogen bond) ：是极性很强的X-H键上的原子， 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)
聚4—甲基1 —戊烯 四方形片晶
PE 的TEM和电子衍射照片
2.1.3 聚合物的结晶形态
0.1%<浓度<1%, 多层片晶 为减小表面能，单晶沿螺旋位错中心盘旋生长变厚
聚甲醛POM单晶螺旋生长SEM照片
高分子物理的研究范围
高分子物理的研究范围高分子物理是物理学中的一个重要分支，主要研究高分子材料和分子的结构、性能及其相互关系的规律。
以下是高分子物理的主要研究范围：1.高分子结构与性能高分子结构是指高分子链的组成、形态、堆砌方式及物理化学性质等。
研究高分子结构的目的在于了解高分子链的结构特点及其对物理性能的影响。
这些性能包括力学、光学、热学、电学和化学等。
2.高分子链构象与运动高分子链构象是指高分子链在空间的形态和构型。
研究高分子链构象的目的是为了了解高分子链的运动规律以及与分子链运动有关的物理性质。
这些运动包括分子链的振动、扩散、松弛等。
3.高分子凝聚态物理高分子凝聚态是指高分子材料在固态、液态和气态下的物理性质。
研究高分子凝聚态物理的目的是为了了解高分子材料在不同状态下的物理性质及其转变过程，进而探究其制备、加工和改性的方法。
4.高分子材料物理高分子材料物理主要研究高分子材料在各个领域中的物理性能和应用。
这些材料包括塑料、橡胶、纤维、涂料、复合材料等。
研究高分子材料物理的目的是为了了解高分子材料在不同应用领域中的物理性质，为其制备、加工和改性提供理论指导。
5.高分子物理化学高分子物理化学主要研究高分子材料和分子的热力学、动力学、聚集态等物理化学性质。
这些研究涉及高分子链的力场分析、高分子溶液的胶体性质、高分子材料的热分解和氧化稳定性等。
通过高分子物理化学的研究，可以深入了解高分子材料的化学反应过程和机理，为其设计和制备提供理论依据。
6.高分子功能与智能随着科技的不断进步，高分子材料已经具备了许多智能和多功能性。
这些功能包括形状记忆、光敏、磁敏、温敏等。
研究高分子功能与智能的目的是为了探索高分子材料的可控制备及其在传感器、驱动器、生物医学等领域中的应用。
这些智能高分子材料为未来的科技发展提供了广阔的研究前景。
7.高分子材料应用高分子材料在各个领域都有广泛的应用，如建筑、汽车、电子、医疗、航空航天等。
研究高分子材料应用的目的是为了探究高分子材料在不同领域中的制备工艺、性能要求及其对环境的影响。
大学本科高分子物理第二章《聚合物的凝聚态结构》课件
===90
Three perpendicular two-fold rotation axis
Monoclinic
a bc ==90; 90One two-fold rotation axis
Triclinic
a bc 90
None
a,b,c – unit vectorial distances
第二章 聚合物的凝聚态结构
本章课时 6
1
固体
凝聚态为物质的物理状态
液体
气体
晶态 液态
相态为物质的热力学状态
气态
高分子凝聚态是指高分子链 之间的几何排列和堆砌状态
液体 固体 液晶态
取向结构
晶态 非晶态
织态结构
2
高分子的 凝聚态结构
决 聚合物的基本 决 定 性能特点 定
材料的 性能
控制成型 加工条件
=bc;= ac;= ab
20
Structure of PE、PP crystal cell
左图：PE的晶体结构 上图：PP的晶体结构
21
晶胞密度求解
c
MZ N AV
M是结构单元分子量；
Z为单位晶胞中单体(即链结构单元)的数目；
V为晶胞体积；
NA为阿佛加德罗常数
22
2.2.2聚合物的结晶形态（晶体的外形）
24
Maltese Cross in Isotactic Polystyrene
偏光显微镜照片
25
Maltese Cross的形成原因
26
Maltese Cross
27
电镜观察的球晶结构
Spherulite model and the Microscopy of PE spherulite 球晶模型及PE球晶的电镜照片
高分子物理
1．高分子分子量大，且由结构单元组成1.结构单元可以是一种也可以是多种结构单元间由共价键联接结构单元可以形成线型分子，支化分子，网状分子2.高分子链可弯曲有柔性（因主链有内旋转的自由度）3.高分子间范德华相互作用（分子间力）特别显著4.高分子若存在交联，其力学性质发生很大变化，即不溶解、不熔融5.高分子的聚集态有晶态与非晶态，其晶态有序性比小分子晶体低，非晶态有序程度比小分子高6.高分子加工需加入填料、各种助剂、色料等，形成织态结构2.交联与支化有本质区别：支化（可溶，可熔，有软化点）交联（不溶，不熔，可膨胀）3.高分子链呈蜷曲状的原因！由于热运动，分子的构象在时刻改变着，故高分子链的构象是统计性的，且由统计规律可知，分子链呈伸直构象的几率极小，呈蜷曲构象的几率较大。
4.构象与构型的区别构象构型产生单键内旋转化学键确定结构属于远程结构属于近程结构形式随热运动不断改变一旦生成就稳定不变2．高分子结晶的特点晶胞由链段组成------聚合物晶胞由一个或多个高分子链段构成。
高分子链各向异性，没有立方晶系。
结晶不完善，结构复杂，晶区、非晶区及中间结构共存。
3．如何控制球晶的大小1.控制形成速度：将熔体急速冷却（在较低的温度范围），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。
球晶的生长异相成核与生长1.由溶液中的杂质，添加剂、容器壁或其他第三组分为晶核生长的球晶。
2成核数目只与杂质数目有关。
3球晶从中心一点向外发散状生。
4．高分子在结晶中的构象？在晶态高分子中，高分子长链为满足排入晶格的要求，一般都用比较伸的构象，彼此平等排列，使位能最低，才能在结晶中作规整的紧密堆积。
平面锯齿形和螺旋是结晶高分子链的两种典型构象。
◆由聚合物分子本身形成的晶核。
◆一般聚合物分子在溶液中处于结晶和溶解的动态平衡之中，随溶液温度的降低或溶剂的挥发，当达到饱和溶液的浓度时，聚合物分子形成大于一定尺寸的聚集体，这种聚集体不能再溶解于溶液中，称晶核。
高分子物理-第二章-高分子凝聚态ppt课件.ppt
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。
考研高分子化学及物理讲义
高分子物理部分1、什么是嵌段共聚物？试举一个嵌段共聚物的实例，并说明其合成方法及共聚物性能？2、什么是接枝共聚物？试举一个接枝共聚物的实例，并说明其合成方法及共聚物性能？3、指出高分子溶剂是良溶剂、θ溶剂和劣溶剂的条件？4、简述取代基对高分子链柔顺性的影响？5、简述分子间作用力对聚合物凝聚态结构和性能的影响？6、简述高分子运动的特点？简述影响高分子结晶能力的因素？7、什么是结晶速度？简述温度对结晶速度的影响？用什么方法可以得到透明的聚合物材料？8、简述高聚物的熔化和低分子熔化的相似点和区别？9、怎样能够制取强度和韧性均较好的纤维材料？10、以HIPS为例说明共混高聚物对热性能和力学性能的影响？11、什么是理想溶液？简述高分子溶液与理想溶液的区别？12、结合非晶态高聚物的温度-形变曲线分析高聚物的两种转变和三种力学状态？为什么非晶态高聚物随温度变化出现三种力学状态和两种转变？13、用自由体积理论解释玻璃化转变现象？14、简述玻璃化温度的影响因素？三、图表类高分子化学部分1、分子量与转化率关系：2、自由基聚合速率：转化率—时间曲线：中期：自动加速现象3、聚合过程中速率变化类型4、分子量分布：歧化终止数量分布函数和质量分布函数：偶合终止数量分布函数（曲线1）和质量分布函数（曲线2）：5、理想共聚和交替共聚共聚物瞬时组成与单体组成的关系：6、非理想非恒比共聚（左图）与有恒比点的非理想共聚（右图）：7、共聚物组成与转化率的关系：8、四种聚合方法的比较9、乳液聚合动力学曲线示意图：10、常用烯类单体对聚合类型的选择11、自由基聚合和离子聚合的特点比较12、自由基聚合和缩聚机理特征的比较13、分子量分布曲线不同反应程度下线形缩聚物分子量的数量分布曲线（左图）和质量分布曲线（右图）高分子物理部分1、聚合物的结晶速度与温度的关系：2、结晶聚合物和小分子晶体在加热熔融过程中比热容随温度的变化曲线：3、4、在同一坐标系中画出牛顿流体、假塑性流体、膨胀性流体粘度随剪切速率的关系图（左图）：聚合物零切粘度与分子量的关系曲线（右图）5、聚合物的比容随温度的变化曲线（左图）非晶态聚合物模量随温度的变化曲线（右图）：6、玻璃化温度与相对分子质量之间的关系（左图）：两种交联天然橡胶，样品1的交联度大于样品2的交联度，在同一坐标系中画出温度--形变曲线（右图）：7、非晶态聚合物的应力应变曲线（左图）：应力—应变曲线（右图）：8、对如下四种聚合物施加一恒定应力，然后除去应力，形变--温度曲线（发展和恢复过程）9、交联和线性聚合物的应力松弛曲线（左图）：结晶聚合物的应力应变曲线（右图）：10、储能模量、损耗模量及损耗角的正切值随温度的变化曲线：储能模量、损耗模量及损耗角的正切值随作用频率的变化曲线：（教材P150）补充：1、聚合物--溶剂体系的相图2、特性粘度的求法：3、非晶态聚合物的温度—形变曲线4、线性非晶态聚合物的蠕变及回复曲线：5、蠕变与温度和外力的关系（左图）：硫化橡胶拉伸和回缩的应力--应变曲线（中图）：聚合物的形变—温度曲线和内耗温度曲线（右图）：6、聚合物5种类型应力—应变曲线：7、聚合物应力—温度、应力—应变曲线：8、聚合物熔体和溶液的普适流动曲线：（教材P203）9、切变速率—分子量—粘度的关系（左图）：分子量对聚合物流动曲线的影响（中图）：分子量分布对聚合物流变曲线的影响（右图）：四、计算类高分子化学部分1、聚合物分子量与聚合度的关系M=DP•M0 或M=X n•M0例：M=n•M0；M=2n•M0；（注意M0的计算方法）2、自由基聚合速率方程：动力学链长：无链转移时聚合度：或链转移下的聚合度：例：在100毫升无阻聚物存在的甲基丙烯酸甲酯中，加入0.0242克过氧化二苯甲酰，并在60℃下聚合。
高分子化学与物理-第1章-绪论
涂料与粘合剂
01
涂料是一种能够涂覆在物体表面 并形成保护膜的高分子材料，具 有装饰和保护作用。
02
粘合剂是一种能够将两个物体粘 结在一起的物质，广泛应用于建 筑、机械、电子等领域。
05
高分子化学与物理的未来发展
高分子材料的绿色化
高分子结晶学
高分子结晶的结构与形态
01
描述高分子结晶的结构特点，以及不同形态的高分子结晶的形
成机制。
高分子结晶的成核与生长
02
研究高分子结晶的成核和生长过程，以及成核剂和生长因子对
高分子结晶形成的影响。
高分子结晶的动力学与热力学
03
探讨高分子结晶的动力学和热力学性质，如结晶速率、晶体熔
点和热稳定性等对高分子结晶性质的影响。
高分子化学与物理-第1章绪论
• 绪论 • 高分子的基本概念 • 高分子化学与物理的基本理论 • 高分子材料 • 高分子化学与物理的未来发展
01
绪论
高分子化学与物理的定义
01
02
03
高分子化学
研究高分子化合物的合成、 反应、结构和性能的化学 分支。
高分子物理
研究高分子物质的结构、 运动和转变的物理分支。
塑料的回收和再利用是当前研究的热 点，旨在减少环境污染和资源浪费。
橡胶
01
02
03
04
橡胶是一种具有高弹性和耐摩 擦性能的高分子材料，常用于 制造轮胎、密封件、减震器等
。
天然橡胶主要来源于橡胶树， 而合成橡胶则是由多种单体聚 合而成，如丁苯橡胶、顺丁橡
胶等。
橡胶的硫化是制造橡胶制品的 重要过程，通过硫化可以使其 具有更好的力学性能和耐久性
高分子物理第二章 高分子的凝聚态结构
范德华力
诱导力：极性分子的永久偶极与它在邻近分子上引起的诱导 偶极之间的相互作用力。6~13KJ/mol
色散力：是分子瞬间偶极之间的相互作用。是一切分子中， 电子在诸原子周围不停的旋转着，原子核也不停的振动着， 在某一瞬间，分子的正负电荷中心不相重合，便产生了瞬间 的偶极。色散力存在于一切分子中，是范德华力最普遍的一 种。0.8~8KJ/mol
立方晶系
六方晶系
四方晶系
三方晶系
正交晶系
单斜晶系
三斜晶系
第二章 高分子的凝聚态结构
2.1.1 晶体结构的基本概念
(3)晶面和晶面指数
结晶格子内所有的格子点全部集中在相互平行的等间 距的平面群上，这些平面叫做晶面
第二章 高分子的凝聚态结构
2.1.1 晶体结构的基本概念
晶面指数 从不同的角度去观察某一晶体，将会见到不同的晶面， 所以需要标记，一般常以晶面指数（Miller指数）来 标记某个晶面
2.1.1 晶体结构的基本概念
（1）空间格子(空间点阵)：把组成晶体的质点抽象成 几何点，有这些等同的几何点的集合所形成的格子， 点阵中每个质点代表的具体内容为晶体的结构单元。
晶体结构
= 空间点阵 + 结构基元（重复单元） 第二章 高分子的凝聚态结构
2.1.1 晶体结构的基本概念
（2）晶胞和晶系
第二章 高分子的凝聚态结构
高分子的结构
高分子的结构
高分子链的结构
近程结构 （一次结构）
化 学 组 成 分 子 构 造
共 聚 物 序 列 结 构
远程结构 （二次结构）
构 型
大 小
柔 顺 性
高 分（ 子三 聚次 集结 态构 结） 构
第二章 高分子的凝聚态结构
高分子材料凝聚态结构
⾼分⼦材料凝聚态结构第三节⾼分⼦材料凝聚态结构凝聚态，指由⼤量原⼦或分⼦以某种⽅式（结合⼒）聚集在⼀起，能够在⾃然界相对稳定存在的物质形态。
普通物质在标准条件下存在固（晶）、液、⽓三态。
从空间拓扑结构来看，固态材料的原⼦或分⼦的空间排列呈三维远程有序状；液态则只有近程有序，⽽⽆远程有序；⽓态既⽆近程有序，也⽆远程有序。
与普通材料相⽐，⾼分⼦材料只有固、液两态⽽⽆⽓态（未曾加热到汽化已先⾏分解），但由于⼤分⼦链状分⼦结构的特殊性，其存在状态远⽐⼩分⼦材料更加丰富多彩，并更具特⾊。
⾼分⼦凝聚态结构也称超分⼦结构，其研究尺度⼤于分⼦链的尺度。
主要研究分⼦链因单键内旋转和（或）环境条件（温度、受⼒情况）⽽引起分⼦链构象（Conformation）的变化和聚集状态的改变。
在不同外部条件下，⼤分⼦链可能呈⽆规线团构象，也可能排列整齐，呈现伸展链、折叠链及螺旋链等构象。
由此形成⾮晶态（包括玻璃态、⾼弹态），结晶态（包括不同晶型及液晶态）和粘流态等聚集状态。
这些状态下，因分⼦运动形式、分⼦间作⽤⼒形式及相态间相互转变规律均与⼩分⼦物质不同，结构、形态有其独⾃的特点。
这些特点也是决定⾼分⼦材料性能的重要因素。
按现代凝聚态物理的观点，⾼分⼦材料属于软物质（soft matter）或复杂流体（complex fluids），所谓软物质是指相对于弱的外界影响，⽐如施加给物质瞬间的或微弱的刺激，能作出显著响应和变化的那类凝聚态物质。
从结构看，软物质在其柔软的外观下存在着复杂的相对有序的结构，其结构常介于固体与液体之间。
⼀⽅⾯从宏观尺度看，它不象⼩分⼦晶体那样有严格的周期性结构，有时可能是完全⽆序的；另⼀⽅⾯在介观（mesoscopic）尺度下，它⼜存在⼀些规则的受约束结构，如结晶和取向，其晶态和⾮晶态常常是共存的。
⾼分⼦材料另⼀个软物质特征是常常因结构的细微变化⽽引起体系宏观性质的巨⼤变异，如天然橡胶树汁是⼀种液态胶乳，在树汁分⼦中，只要平均每200个碳原⼦中有⼀个与硫发⽣反应（硫化），流动的胶汁就变成固态的具有⾼强度的橡胶材料，表现出奇异的⾼弹性质，这在低分⼦材料是不可思议的。
- 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)。
高分子材料的凝聚态物理与化学
近年来，随着科学技术的发展，高分子材料在日常生活中得到越来越广泛的应用，从塑料袋、塑料瓶到复合材料、电子材料等都离不开高分子材料的应用。
高分子材料也被称为“巨分子材料”，是由大量重复单元结构通过共价键或离子键相互连接而成的材料。
在凝聚态物理与化学的研究中，高分子材料是一个重要的研究领域。
本文将重点阐述高分子材料的凝聚态物理与化学，介绍高分子材料的物理和化学性质及其应用。
一、高分子材料的物理性质
高分子材料是由大分子构成的材料，其物理性质与分子结构密切相关。
一般来说，高分子材料具有以下物理性质：
1. 高分子材料的密度低，一般在0.9~1.5 g/cm3之间，比许多金属和无机材料
的密度低得多。
2. 高分子材料具有相对较高的耐热性和耐寒性，不易燃，但易老化、变形和劣化。
3. 高分子材料的杨氏模量和拉伸模量均低于金属和无机材料，但比许多非金属
材料高。
4. 高分子材料可以形成复杂的形状，适用于各种加工方法，包括注塑、挤出、
压缩成型等。
5. 高分子材料具有良好的电绝缘性能，可以用于制造电子元件、绝缘材料等。
二、高分子材料的化学性质
高分子材料的化学性质与分子之间的相互作用有关。
在高分子材料的结构中，分子之间不仅有共价键连接，还存在分子间力和空间排斥力，从而形成了高分子材料的特殊化学性质。
下面是高分子材料的一些典型化学性质：
1. 高分子材料不溶于水，但可以溶于有机溶剂，如丙酮、苯、甲苯等。
溶解度取决于分子量大小、极性、分子结构等因素。
2. 高分子材料在特定条件下可以发生交联、聚合等反应，形成与原料不同的材料。
3. 高分子材料对酸、碱、氧化剂等有不同的耐受性。
4. 高分子材料具有防腐、抗氧化、阻燃等性质，可以用于制造各种工业材料。
三、高分子材料的应用
高分子材料的应用范围非常广泛，特别是在现代工业生产和日常生活中，高分子材料已成为重要的材料之一。
以下是高分子材料的一些典型应用：
1. 塑料制品。
如食品包装、电子产品外壳、塑料瓶等。
2. 复合材料。
如玻璃纤维增强塑料（GFRP）、碳纤维增强塑料（CFRP）等。
3. 电子材料。
如聚苯乙烯、聚苯乙烯酸甲酯等。
4. 医药材料。
如聚乳酸等。
5. 工业用胶。
如丁基橡胶、乙丙橡胶等。
6. 纤维材料。
如涤纶、尼龙、聚酯等。
四、高分子材料的发展与应用前景
随着人们对新型材料的需求增加，高分子材料的应用发展前景广阔。
许多企业正在积极研究和开发新型高分子材料，以满足不同领域的需求。
未来，高分子材料
的研究重点将是如何在维持材料的强度和耐久性的同时，提高其可再利用性和可生物降解性。
另外，高分子材料也将在电子材料和先进材料领域发挥越来越重要的作用。
总之，高分子材料是一种重要的新型材料，具有多种物理和化学性质，广泛应用于不同领域。
对于高分子材料的凝聚态物理和化学研究，可以更好地掌握材料的本质，为高分子材料的应用提供更广阔的发展空间。