第一章 聚合物的结构_7
高分子聚合物的结构特点与性能
第一章 高分子聚合物的结构特点与性能
⑵高分子材料的结构
高分子链：由一种或几种简单的低分子有机化合物以共价键重复连接 而成。
单体：凡是可以聚合生成大分子链的低分子化合物叫做单体。 例：氯乙烯（CH2＝CHCl）就是聚氯乙烯的单体。 反应式：n（CH2一CHCl）→ CH2一CHCl n 大分子链还可以由两种或两种以上单体共同聚合而成（形成共聚物）。
名称
内容
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、几何形状（线形，支化，网状等） 共聚物的结构
二级结构
高分子的大小（分子质量及其分布）
（远程结构） 高分子的形态（高分子链的柔性）
三级结构（聚集态结构、 晶态 聚态结构、超分子结构） 非晶态 取向态
第一章 高分子聚合物的结构特点与性能
第一章 高分子聚合物的结构特点与性能
1．2 聚合物的热力学性能 1.2.1聚合物分子运动单元的多重性 运动单元：可以是侧基、链节、链段 和整个分子链。 高分子运动主要包括四种类型。 ⑴分子链的整体运动： ⑵链段的运动： ⑶链节、支链和侧基的运动：
⑷晶态聚合物的晶区内也存在分子运
动
第一章 高分子聚合物的结构特点与性能
第一章 高分子聚合物的结构特点与性能 ②具有交联网络结构 交联网络结构高聚物既不能被溶剂溶解，也不能通 过加热使其融融。 高分子聚合物的结构对性能的影响： 线型高聚物：具有可溶性和可熔性，成型后性质不 变，可多次成型（热塑性聚合物） 体型高聚物：成型前是可溶和可熔的，成型后变成 既不溶解又不熔融的固体，所以不能再次成型。（热 固性聚合物）
第一章 高分子聚合物的结构特点与性能
⒈高分子链结构特点： 远程结构：又称二级结构，是指单个高分子的大小、 形态、链的柔顺性及分子在各种环境中所采取的构象。
第1章 高分子聚合物的特性
讨论：
§1.3 聚合物的流变学性质 a a K n1
n＝1时， a K 这意味着非牛顿流体变为牛顿 流体，所以，n值可以用来反映非牛顿也体偏离牛顿流体 性质的程度。 n≠1时 ，绝对值∣1－n∣越大，流体的非牛顿性越强， 剪切速率对表观粘度的影响越强。 其中n＜1时，称为假塑性液体。（在注射成型中，除 了热固性聚合物和少数热塑性聚合物外，大多数聚合物熔 体均有近似假塑性液体流变学的性质） n＞1时，称为膨胀性液体。（属于膨胀性液体的主要 是一些固体含量较高的聚合物悬乳液）
§1.3 聚合物的流变学性质
流体在管道内流 动时的流动状态：层 流和湍流。
层流（黏性流动或流 线流动）特征：流体的质 点沿着平行于流道轴线的 方向相对运动，与边壁等 距离的液层以同一速度向 前移动，不存在任何宏观 的层间质点运动，所有质 点的流线均相互平行。
湍流（紊流）特征：流体 的质点除向前运动外，还在主 流动的横向上作不规则的任意 运动，质点的流线呈紊乱状态。
玻璃态
变 形 程 度
高弹态
粘流态
E
1 2
m
（熔点）
温度
b
g
f
d
（脆化温度） （玻璃化温度） （粘流温度） （热分解温度）
1—线型无定形聚合物；2—线型结晶聚合物
§1.2 聚合物的热力学性能
玻璃态：
塑料处于温度 g 以下的状态，为坚硬的固体， g 是大多数塑件的使用状态。 称为玻璃化温度，是 多数塑料使用温度的上限。
要综合考虑生产的经济性、设备和模具的可靠性 及制件的质量等因素，确保成型工艺能有最佳的 注射压力和注射温度。
(4)助剂对粘度影响
为了保证使用性能或加工需要，多数聚合物都 要添加一些助剂才能使用。聚合物中添加助剂后， 大分子间的相互作用力、熔体黏度都将发生改变。 如，增塑剂降低粘度，提高流动性。
高分子物理(何曼君版)复习材料
高分子物理（何曼君版）复习材料高分子物理（何曼君版）复习材料何曼君版高分子物理复习笔记第一章聚合物的链结构1.1高分子结构的特点和内容高聚物结构的特点:1.它是由多价原子通过主价键相互结合而成的长链分子。
相对分子质量大，且相对分子质量往往是分布的。
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。
1.2聚合物的短程结构结构单元的化学成分结构单元键合模式结构单元的空间结构？？短程结构？？分支？聚合物链结构？？交联结构单元键合顺序？？？聚合物结构？？？聚合物链尺寸（分子量、均方半径和均方端距）远程结构聚合物链的形态（构象、柔韧性和刚性）无定形结构晶体结构？？？聚合物聚集结构？液晶结构？方向结构？？多相结构？链结构：指单个分子的结构和形态链段:指由高分子链中划出来的可以任意取向的最小链单元.短程结构：指链结构单元的化学组成、键合模式、空间模式、空间结构、支化与交联、序列结构等问题共聚物:由两种以上单体所组成的聚合物.结构化聚合物：指其化学结构单元包含至少一个主链碳原子和两个不同的取代原子或基团，并且沿着整个等规分子链围绕该碳原子是规则的：聚合物均由光学异构单元间规结构键合：由两个光学异构单元交替键合无规立构:两种旋光异构单元完全无规则键接时.等规度：均规和间规聚合物的总百分比临界聚合度:聚合物的分子量或聚合度一定要达到某一数值后，才能显示出适用的机械强度，这一数值称为~.键合结构：指聚合物链中结构单元的连接方式支化度:以支化点密度或相邻支化点之间的链的平均分子量来表示运货的程度.交联结构:高分子链之间通过支链联结成一个三维空间网型大分子时即成为交联结构.交联度：通常用两个相邻交联点之间链的平均分子量MC表示交联点密度:为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.1.3聚合物的远程结构：指链中原子的类型和排列、取代基和端基的类型、单体单元的排列顺序、支链的类型和长度等构象:由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态称为~构型:是指某一原子的取代基在空间的排列.遥爪聚合物：它是一种在端基具有特定反应性技术的聚合物聚集态结构:是指高分子材料整体的内部结构，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.无规卷曲：聚合物链不规则卷曲的构象称为~自由联结链: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，其中生个键在任何方向取向的几率都相等.自由旋转链：假设分子链中的每个键可以在键角允许的方向上自由旋转，而不考虑空间位阻对旋转的影响末端距:指线型高分子链的一端至另一端的直线距离，用h表示.均方末端距:求平均末端距或末端距的平方的平增色值.h2？Nl2（n是键数）自由结合链:假定分子是由不占有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等.自由旋转链：假设分子链中的每个键可以在键角允许的方向上自由旋转，而不考虑空间位阻对旋转的影响均方旋转半径:假定高分子链中包含许多个链单元，每个链单元的质量都是m，设从高分子链的重心到第i个链单元的距离为si，它是一个向量，则全部链单元的si2的重量均方根就是链的旋转半径s，其平均值为:22h0？6s0？s2？misi2/？惯性矩ii远程相互作用:指沿柔性链相距较远的原子或原子基团由于主链单键的内旋转而当接近小于范德华半径体积效应的距离时产生的斥力：实际链段总是有一定的体积，任意两个链段不能在同一时间占据相同的空间持久性长度a：无限长链的末端距离在链的初始（即第一个键）方向上的平均投影值越大，链的刚性越强蠕虫状链模型:把模型链分成很小的单元，以使链上任何一点的取向相对相邻的这些点几乎是连续变化的，并且假设链轮廓中任何点的曲率方向都是随机的。
第一篇第一章聚合物结构与性能
2 粘度法 溶液的粘度一方面与聚合物的分子量有关，却也决定 于聚合物分子的结构、形态和在溶剂中的扩散程度。因此 该法为相对方法。 一、粘度的定义 流体流动时，可以设想有无数个流动的液层，由于液 体分子间相互摩擦力的存在，各液层的流动速度不同。单 位面积液体的粘滞阻力为ζ，切变速度为ξ，那么粘度为 η= ζ/ ξ 即流速梯度为1秒-1、面积为1厘米2的两层液体间的内摩 擦力。其单位为泊（厘泊）： 1P=100cP=1gs-1cm-1=0.1kg s-1m-1 =0.98(Ns2m-1) s-1m-1 =0.98Nm-2s=0.98Pa·s≈1Pa·s 以上所定义的粘度是绝对粘度。对于高分子溶液，我们感 兴趣的是高分子进入溶液后引起的粘度变化，一般采用以 下几种参数：
1
端基分析 聚合物的化学结构明确,每个高分子链末端有一个或 x个可以用化学方法分析的基团，那么一定重量试样中 端基的数目就是分子链数目的x倍。所以从化学分析的 结果就可以计算分子量。 M= xw/n w为试样重量，n为被分析端基的摩尔数。 注意： • 该法要求聚合物结构必须明确。 • 分子量越大，单位重量试样中可分析基团的数目越少， 分析误差越大，故此法只适于分析分子量较小的聚合物， 可分析分子量的上限为2×104左右。 • 一般用于缩聚物。加聚反应产物分子量较大，且一般无 可供化学分析的基团，应用较少。 • 还可用于分析聚合物的支化情况，但要与其他方法配合 才行。 • 数均分子量。
第一篇 聚合物加工的理论基础
• • • • 聚合物的结构 聚合物的流变性质(聚合物的分子运动） 材料的力学性能 聚合物加工过程的物理和化学变化
第一章 聚合物的构
• 聚合物的结构 • 高分子的链结构与高分子的柔顺性 • 高分子的聚集态结构
第一章 聚合物的结构
高分子聚合物的结构特点与性能
1.1 高分子聚合物的结构特点 （研究高分子结构-性能关 系）
1.2 聚合物的热力学性能（研究形变－温度的关系） 1.3 聚合物的流变学性质（研究变形－流动的关系）研究 高分子聚合物的结构的意义 1.4 聚合物熔体在成型过程中的流动状态高分子材料定义 （研究流动方程） 1.5 聚合物成型过程中的物理化学变化高分子材料的结构
链节：大分子链中的重复结构单元叫链节， CH2一CHCl 聚合度：大分子链中链节的重复次数称为聚合度。n即为聚合度。 大分子链长：聚合度越高，分子链越长， 链节数越多。聚合度反映了大分子链的长短
第一章 高分子聚合物的结构特点与性能
1.1高分子聚合物的结构特点（研究高分子结构-性能关系 ）
⑴高分子链结构特点与性能：
第一章 高分子聚合物的结构特点与性能
1.2.2聚合物的热力学性能
1．非晶态高聚物的热力学性能
(2)三种力学状态 ①玻璃态：当θb＜θ＜θg时，高 聚物呈玻璃态符合虎克定律；是塑料和 纤维使用状态。 ②高弹态：θg＜θ＜θf时 从玻璃态转入了能自由运动的高弹 态，是橡胶的使用状态 ③粘流态：θf＜θ＜θd时 从而使高聚物成为流动的粘液，进 行成型加工
第一章 高分子聚合物的结构特点与性能
⑵高聚物的聚集态结构特点
⒉）高聚物的聚集态结构 ②链状结构与聚集态结构关系： 线型高聚物：按结晶度可分为晶态和部分晶态两类， 体型高聚物：只能为非晶态（玻璃态） ③结晶度：用来表示聚合物中结晶区域所占的比例，聚合物结晶度 变化的范围很宽，一般从30％～80％ ； 影响聚合物结晶的因素：内部结构的规整性（主链上带有的侧基体 积小，对称性高）；外部的浓度、溶剂、温度等。结构越规整，越容易 结晶，反之则越不容易，成为无定型聚合物。
高分子物理习题集--答案-
高分子物理习题集-答案之勘阻及广创作第一章高聚物的结构4、高分子的构型和构象有何区别？如果聚丙烯的规整度不高，是否可以通过单键的内旋转提高它的规整度？答：构型：分子中由化学键所固定的原子或基团在空间的几何排列。
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。
构象：由于单键内旋转而发生的分子在空间的分歧形态。
构象的改变速率很快，构象时刻在变，很不稳定，一般不克不及用化学方法来分离。
不克不及。
提高聚丙烯的等规度须改变构型，而改变构型与改变构象的方法根本分歧。
构象是围绕单键内旋转所引起的排列变更，改变构象只需克服单键内旋转位垒即可实现，而且分子中的单键内旋转是随时发生的，构象瞬息万变，不会出现因构象改变而使间同PP（全同PP）酿成全同PP（间同PP）；而改变构型必须经过化学键的断裂才干实现。
5、试写出线型聚异戊二烯加聚产品可能有那些分歧的构型。
答：依照IUPAC有机命名法中的最小原则，CH3在2位上，而不是3位上，即异戊二烯应写成（一）键接异构：主要包含1，4-加成、1，2-加成、3，4-加成三种键接异构体。
（二）分歧的键接异构体可能还存在下列6中有规立构体。
①顺式1，4-加成②反式1，4-加成③1，2-加成全同立构④1，2-加成间同立构⑤3，4-加成全同立构⑥3，4-加成间同立构6．分子间作用力的实质是什么？影响分子间作用力的因素有哪些？试比较聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺（尼龙-66）、聚丙烯酸各有那些分子间作用力？答：分子间作用力的实质是：非键合力、次价力、物理力。
影响因素有：化学组成、分子结构、分子量、温度、分子间距离。
PE 、PP 是非极性聚合物，其分子间作用力为：色散力；PVC 是极性分子，其分子间作用力为：静电力、诱导力、色散力；尼龙-66是极性分子，结构为其分子间作用力为：静电力、诱导力、色散力，氢键； 聚丙烯酸是极性分子，结构为 其分子间作用力为：静电力、诱导力、色散力，氢键。
一-聚合物的基本概念重复单元和链节结构单元和单体单元平均聚合度上课讲义
M m 1 Mn
称为相对分子质量分布系数。 其值大于或等于1。
• ⒉ 结构方面的特征 • 聚合物存在着多重结构,即所谓一次结构、二次结构和三次 结构。 • ⑴ 一次结构 • 一次结构是指与聚合物的结构单元有关的结构。 • ① 结构单元的化学组成 • 由于结构单元的化学组成不同,才构成了品种繁多的聚合物, 聚合物的种类就是以结构单元的化学组成为基础而划分的。 • ② 结构单元的序列结构 • 指结构单元之间的键接次序。 • 在自由基聚合过程中,由于连接几率的关系,虽然大部分结 构单元是以“头-尾” “头-尾”连接,但 也有部分结构单元 是以“头-头”或“尾-尾”连接。
头 尾
头 头 尾 尾
C H 2 C H C H 2 C H C H 2 C H C H C H 2 C H 2 C H
C l
C l
C l C l
C l
• ③ 结构单元的构型(configuration) 以聚丙烯为例
•
[ CH2 CH]n
CH3
• 全同立构体、间同立构体和无规立构体。 •
CH3 CH3 CH3 CH3 CH3
[C H 2C H C H C H 2 ]n
1.2 聚合物
聚醋酸乙烯酯的结构式为
[ CH2 CH]n OCOCH3
聚甲基丙烯酸甲酯的结构式为
CH3 [ CH2 C ]n
COOCH3
聚乙烯-醋酸乙烯共聚物的结构式为
[C H 2 C H 2]n[C H 2 C H]m O C O C H 3
1.2 聚合物
一-聚合物的基本概念重复单元 和链节结构单元和单体单元平均
聚合度
1.2 聚合物
聚合物的结构式：[重 复 单 元 的 结 构 ]n (重 复 单 元 的 结 构 )n 聚乙烯的结构式为
聚合物结构层次
刘亚娟
1 聚合物的结构
聚合物是由许多单个的高分子链聚集而成，因而其结 构有两方面的含义：（1）单个高分子链的结构； （2）许多高分子链聚在一起表现出来的聚集态结构。
1.1 链结构
1.1.1 近程结构 近程结构（一级结构、一次结构）
研究单个分子链的结构，包括构造和构型。
构型—指高分子链中由化学键所固定的原子在 构型 空间的几何排列。 构型不能随意改变，分子链破坏并产生重排才 能使其变化。 近程结构是构成聚合物最原始的基础，直接影 响高聚物的物理化学性能和力学性能。
（3）元素高分子——主链中含Si、P、Al、Ti、As等 元素的高分子。这类聚合物一般具有无机物的热稳定性 及有机物的弹性和塑性。 富高弹性和优异的 高低温使用性能
（4）梯形和双螺旋形高分子——分子主链不是一条 单链，而是像“梯子”和“双股螺线”结构的高分子链。
聚丙烯腈 高温环化、 脱氢
2.2 键接结构
键接结构——指结构单元在高分子链中的联结方式 （键接顺序）。
晶态结构
聚 集 态 结 构
液晶态结构 织态结构 取向态结构 非晶态结构 三级结构
描述高分 子聚集体 中的分子 之间的排 列及堆砌
更高级的结构
1.3 高分子结构层次 高分子结构层次
高分子的结构层次是紧密相联而构成的有机整体。 原子 小分子
பைடு நூலகம்聚集体
近程结构、远程 结构
聚合物制品
2 高分子链的近程结构
1.1.2 远程结构 远程结构（二级结构、二次结构）
主要指单个高分子的大小及其在空间所存在的各种 形状，单个分子链的形态构象及柔顺性。 构象—由于单键内旋转而产生的分子在空间的不 构象 同形态。
第1章高分子聚合物结构特点与性能
1.4 聚合物成型过程中的物理化学变化
1.4.2 聚合物在成型过程中的化学变化 1．聚合物的降解 降解是指聚合物在某些特定条件下发生的大分子链断裂、侧基的改变、 分子链结构的改变及相对分子质量降低等高聚物微观分子结构的化学变 化。 按照聚合物产生降解的不同条件可把降解分为很多种，主要有热降解、水 降解、氧化降解、应力降解等。 2．聚合物的交联 聚合物的交联通常是针对热固性塑料而言的。 热固性塑料在进行成型加工后，其内部的聚合物分子结构会发生化学变化， 聚合物的大分子与交联剂作用后，其线型分子结构能够向三维体型结构 发展，并逐渐形成巨型网状的三维体型结构，这种化学变化称为交联反 应。 热固性塑料经过合适的交联后，聚合物的强度、耐热性、化学稳定性、尺 寸稳定性均能有所提高。
非牛顿流体。
K n1 a
a K n1
1.3 聚合物的流变学性质
1.3.2 假塑性液体的流变学性质及其影响因素 1．假塑性液体的流变学性质 当n＜１时，这种黏性液体称为假塑性液体。
对于假塑性流体而言，当流体处于中等剪切速率区域时，流体变形和流动所 需的切应力随剪切速率而变化，并呈指数规律增大；流体的表观黏度也随剪切 速率而变化，呈指数规律减小。这种现象称为假塑性液体的“剪切稀化”。
• 聚合物密度增加； • 使聚合物的拉伸强度增大； • 冲击强度降低； • 弹性模量变小； • 聚合物的软化温度和热变形温度提高； • 使成型的塑件脆性加大； • 表面粗糙度值增大； • 塑件的透明度降低甚至丧失。
1.4 聚合物成型过程中的物理化学变化
1.4.1 聚合物在成型过程中的物理变化 2．聚合物的取向现象 当线型高分子受到外力而充分伸展的时候，其长度远远超过其宽度， 这种结构上的不对称性，使它们在某些情况下很容易沿某特定方向做占 优势的平行排列，这种现象称为取向。 宏观上取向一般分为拉伸取向和流动取向两种类型。 聚合物取向的结果是导致高分子材料的力学性质、光学性质以及热性 能等方面发生了显著的变化。 聚合物的取向性质已被广泛应用于工业生产中，牵伸工艺、吹塑成型 工艺。
聚合物的结构和性质
聚合物的结构和性质聚合物是由许多单体分子连接而成的高分子化合物。
聚合物的结构相对复杂，包括链状、分支、交联以及网络结构。
这种复杂的结构赋予了聚合物独特的性质和用途。
1. 链状聚合物链状聚合物是由相同的单体分子连接而成的长链分子。
其分子链可以通过键键相连，形成线性链、弯曲链以及环状链等不同形态。
链状聚合物具有以下性质：(1) 高分子量：由于链状聚合物是由若干单体分子连接而成的，其分子量往往会非常大。
(2) 高分子稳定性：由于分子链往往是线性或弯曲的，相对稳定。
链状聚合物的热稳定性、化学稳定性等均较为优异。
(3) 高分子合成方便：链状聚合物的合成方法较为简单，容易掌握，重复性、扩展性较强。
2. 分支聚合物分支聚合物是由一个或几个核心结构上连接若干单体分子而形成的。
分支聚合物具有以下性质：(1) 分子体积大：由于分支结构紧密，空隙较小，其分子体积往往较大。
(2) 分子构造复杂：分支聚合物的结构通常是分子核心 + 分子支链，有些还包含有分子夹层等结构。
分支聚合物的结构复杂度相对较高。
(3) 物理性能特别：由于分支聚合物分子内部空间充足，分子间相互作用力较弱。
因此分支聚合物的物理性能常常非常特别，如超高分子材料等。
3. 交联聚合物交联聚合物是由可交联单体或可交联化合物单体所制备的高分子材料。
交联聚合物具有以下性质：(1) 耐火性和耐化学性较好：交联聚合物通常结构致密，交联度较高。
因此其耐火性和耐化学性均优异。
(2) 物理性质均匀：交联聚合物结构致密，分子间相互作用较强。
相当于是一个三维网状结构，物理性质较均匀。
(3) 生物相容性较差：交联聚合物一般具有化学反应性，因此在生物系统中应用较为有限。
4. 网络聚合物网络聚合物也称为化学凝胶，是由高分子单体经过交联反应在溶液或固态中形成的凝胶式高分子材料。
网络聚合物具有以下性质：(1) 密闭性极强：网络聚合物分子间交联后，形成一种网络结构，因此密闭性非常强。
(2) 可逆性预留时间较长：由于网络聚合物结构化学性质非常稳定，因此可逆性预留时间通常较长。
第1章高分子聚合物结构特点与性能
第1章高分子聚合物结构特点与性能高分子聚合物是由大量重复单元组成的大分子化合物。
它们具有独特的结构特点和性能，广泛应用于各个领域。
本章将介绍高分子聚合物的结构特点和性能。
一、高分子聚合物的结构特点1.1高分子链结构高分子聚合物的基本结构是由大量重复单元组成的链状结构。
这些单元可以是相同的，也可以是不同的。
高分子链的长度可以从几百到几百万个单元不等。
高分子链的长度和结构直接影响着高分子的性质和用途。
1.2高分子链的立体构型高分子链通常有不同的立体构型，如头尾排列、无序连续、有序排列等。
立体构型对高分子的物理性质和化学性质有重要影响。
有序排列的高分子链通常具有较高的晶澈度和熔点，而无序排列的高分子链则通常具有较低的晶澈度和熔点。
1.3二维和三维结构高分子聚合物可以形成二维或三维结构。
在二维结构中，高分子链通过静电相互作用或氢键相互作用形成具有一定结构的层状排列。
在三维结构中，高分子链通过包容物或交联等方式形成网络状结构。
这些二维和三维结构对高分子聚合物的力学性能和化学性质有重要影响。
二、高分子聚合物的性能2.1物理性能高分子聚合物通常具有较高的柔韧性、弹性和导电性能。
这些性能使得高分子聚合物在各个领域中被广泛应用，如塑料制品、橡胶制品和电子器件等。
2.2化学性能高分子聚合物通常具有较高的化学稳定性和耐酸碱性。
它们不容易与常见的溶剂、酸和碱发生反应，具有较好的耐腐蚀性。
同时，高分子聚合物还可以通过化学修饰来改变其性质和用途。
2.3热性能高分子聚合物通常具有较低的热导率和较高的热膨胀系数。
这使得高分子聚合物在高温条件下容易熔化和变形。
为了提高高分子聚合物的热性能，通常需要添加填充剂或进行交联改性。
2.4力学性能高分子聚合物的力学性能通常由其分子量、分子结构、取向和交联等因素决定。
高分子聚合物通常具有较低的弹性模量、较高的延展性和拉伸强度。
为了提高高分子聚合物的力学性能，可以通过增加分子量、调整分子结构和进行交联改性等方式进行改善。
聚合物材料的结构与性能
聚合物材料的结构与性能聚合物材料是指由单体聚合而成的大分子有机化合物，它具有很多优异的性质和广泛的应用领域，如塑料、纤维、涂料、胶黏剂等。
其中，聚合物材料的结构对其性能具有极其重要的影响，本文将从聚合物基础结构、拓扑结构、化学结构三方面来探讨聚合物材料的结构与性能。
聚合物基础结构聚合物材料的基础结构分为线性聚合物、支化聚合物、交联聚合物和其它结构材料。
线性聚合物，就是由一条长链组成的聚合物，它拥有极高的延展性和柔韧性，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。
线性聚合物的结构越规则，其性能就越稳定、耐久。
支化聚合物是在线性聚合物上引入支链的结构，支链的引入能改善聚合物的特性，如增强其耐热、抗氧化和耐寒性。
支化聚合物具有良好的弹性、韧性和可加工性，如聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物等。
交联聚合物是通过交联剂将线性聚合物交联成三维网络结构，使其具有更强的力学性能，如聚氯丁二烯橡胶、聚氨酯泡沫等。
交联聚合物还可通过交联剂的不同组合，调节其硬度、弹性和耐久性等性能，其性能更加多变和可定制化。
其他结构材料包括固体聚合物、液晶聚合物、高分子共价键网络材料等。
这些结构材料的特点和应用比较独特和特殊，但它们都具有聚合物材料独有的柔性、可塑性和设计性等特点。
聚合物拓扑结构聚合物材料的拓扑结构是指其它多重基元的组合方式，包括线性、支化、平面、星形、环状、螺旋等几何形状。
不同的聚合物结构具有不同的物理、化学和力学性质，如韧性、刚度、柔韧性、可加工性、分子分布、链分布等。
线性结构的聚合物是最基本和最常见的结构，在其它结构中也普遍存在。
线性结构聚合物的物理性质可通过PEG和PEG-PEO均聚物、PEG和PEG-g-PEO共聚物体系中的模拟来更好地理解。
支化聚合物中，平面和星形结构在抗拉强度和刚度方面比较优异，而三分子分岔的树枝聚合物具有良好的可加工性、熔体黏度和流动性。
环状聚合物具有特殊的结构和性能，如导电性、功能性、生物相容性能。
第1章 高分子聚合物结构特点与性能
牛顿流体的流变方程式为 非牛顿流体。
不服从牛顿流动规律的流动称为非牛顿型流动，具有这种流动行为的液体称为
K n 1 a a K n 1
1.3 聚合物的流变学性质
1.3.2 假塑性液体的流变学性质及其影响因素 1．假塑性液体的流变学性质
当n＜１时，这种黏性液体称为假塑性液体。
对于假塑性流体而言，当流体处于中等剪切速率区域时，流体变形和流动所 需的切应力随剪切速率而变化，并呈指数规律增大；流体的表观黏度也随剪切 速率而变化，呈指数规律减小。这种现象称为假塑性液体的“剪切稀化”。
1.3 聚合物的流变学性质
1.3.2 假塑性液体的流变学性质及其影响因素 2．影响假塑性液体流变性的主要因素 （１） 聚合物本身的影响 支链程度越大，黏度就越高，则熔体的流动性就越低。 聚合物的相对分子质量较大时，宏观上表现为熔体的表观黏度加大。 聚合物中的相对分子质量分布越宽，聚合物的熔体黏度就越小，熔体流动性就 越好，但成型的塑件性能并不理想。 尽量使用相对分子质量分布较窄的材料。
1.4 聚合物成型过程中的物理化学变化
1.4.1 聚合物在成型过程中的物理变化 1．聚合物的结晶
聚合物一旦发生结晶，则其性能也将随之产生相应变化：
• • • • • • • • 聚合物密度增加； 使聚合物的拉伸强度增大； 冲击强度降低； 弹性模量变小； 聚合物的软化温度和热变形温度提高； 使成型的塑件脆性加大； 表面粗糙度值增大； 塑件的透明度降低甚至丧失。
1.1.2 高聚物的结构特点
图1.1 高聚物的结构示意图
1.1 高分子聚合物分子的结构特点
1.1.2 高聚物的结构特点 1．高分子链结构特点 2．高聚物的聚集态结构特点 （1）聚集态结构的复杂性 （2）具有交联网络结构
polymer聚合物
Polymer聚合物1. 引言Polymer（聚合物）是由许多重复单元组成的大分子，它们通过共价键连接在一起。
聚合物在自然界和人工合成中广泛存在，具有多种重要的应用。
本文将深入探讨聚合物的结构、性质和应用领域。
2. 聚合物的结构聚合物由重复单元组成，这些重复单元通过共价键连接在一起。
聚合物可以分为线性聚合物、支化聚合物和交联聚合物三种类型。
2.1 线性聚合物线性聚合物是由一条主链上的重复单元组成的，重复单元通过共价键连接在一起，形成一条直线状的结构。
线性聚合物具有良好的延展性和可塑性，常见的线性聚合物有聚乙烯和聚丙烯等。
2.2 支化聚合物支化聚合物是在主链上引入支链的聚合物，支链与主链通过共价键连接在一起。
支化聚合物具有更高的分子量和分子量分布，能够提高聚合物的熔点和热稳定性。
聚苯乙烯和聚苯乙烯共聚物是常见的支化聚合物。
2.3 交联聚合物交联聚合物是由主链和交联链组成的聚合物，主链和交联链通过共价键连接在一起，形成一个网状结构。
交联聚合物具有良好的强度和耐热性，常见的交联聚合物有硅橡胶和环氧树脂等。
3. 聚合物的性质聚合物具有多种特殊的性质，这些性质使得聚合物在各个领域具有广泛的应用。
3.1 高分子量聚合物的分子量通常非常高，可以达到数百万甚至数千万。
高分子量使得聚合物具有良好的力学性能和耐久性。
3.2 可变形性聚合物具有良好的可塑性和可变形性，可以通过加热、拉伸等方式改变其形状和性能。
3.3 耐热性聚合物具有较高的熔点和热稳定性，可以在高温环境下保持其结构和性能。
3.4 绝缘性能聚合物具有良好的绝缘性能，可以在电气和电子领域中广泛应用。
3.5 化学稳定性聚合物具有良好的化学稳定性，可以抵抗酸碱、溶剂和氧化剂等化学物质的侵蚀。
4. 聚合物的应用聚合物在各个领域具有广泛的应用，以下是一些常见的应用领域。
4.1 塑料制品聚合物是塑料制品的主要成分，塑料制品广泛应用于包装、建筑、汽车等领域。
4.2 纤维材料聚合物纤维材料具有良好的柔软性和耐磨性，广泛用于纺织品、绝缘材料等领域。
高分子聚合物结构与性能
高分子聚合物结构与性能高分子聚合物是由许多重复单元通过化学键连接形成的巨大分子。
它们在人类社会中发挥着重要的作用，广泛应用于塑料、橡胶、纤维和膜等领域。
高分子聚合物的结构和性能紧密相关，对于理解和应用这些材料至关重要。
在本文中，我们将探讨高分子聚合物的结构特点以及它们如何影响材料的性能。
第一部分：高分子聚合物的结构高分子聚合物的结构通常由四个方面来描述：聚合度、分子量分布、链结构和侧链。
1. 聚合度聚合度是指聚合物中重复单元的数量。
聚合度高，即重复单元数量多的聚合物通常具有更大的分子量。
聚合度可以影响聚合物的物理性质，如溶解性、熔点和力学性能。
2. 分子量分布分子量分布描述了聚合物样品中分子量的分布情况。
分子量分布可以分为窄分子量分布和宽分子量分布。
窄分子量分布表示聚合物样品中分子量接近的程度，而宽分子量分布意味着分子量差异较大。
3. 链结构高分子聚合物可以存在不同的链结构，包括直线链、支化链和交联链等。
直线链是聚合物中重复单元直接相连的链结构，而支化链和交联链则有额外的支链或交联单元。
4. 侧链聚合物的侧链是指与主链相连的额外分支。
侧链的类型和长度可以对聚合物的性能产生重要影响。
例如，具有疏水性侧链的聚合物可能表现出更好的疏水性能。
第二部分：高分子聚合物的性能高分子聚合物的性能受其结构的影响。
下面将讨论结构对热性能、力学性能和光学性能的影响。
1. 热性能高分子聚合物通常具有较低的熔点和玻璃化转变温度。
聚合度高和交联度高的聚合物通常具有较高的熔融温度。
热性能对于聚合物在高温环境下的应用具有重要意义。
2. 力学性能高分子聚合物的力学性能是其在受力作用下的表现。
聚合度和交联度对力学性能有重要影响。
聚合度高的聚合物往往具有更高的拉伸强度和耐磨性。
3. 光学性能高分子聚合物的光学性能与其透明度和折射率相关。
聚合物中杂质的存在可能会导致光学性能下降。
聚合物的结构变化可以改变其在光的传输和反射方面的性能。
结论高分子聚合物的结构和性能紧密相连。
聚合物材料的结构和性能研究
聚合物材料的结构和性能研究聚合物材料是指由单体经过聚合反应形成的高分子化合物，具有许多种类和广泛的应用领域。
随着科学技术的不断发展，对聚合物材料的性能和结构研究越来越深入，对于提高材料的性能和开发新材料具有重要意义。
一、聚合物的结构聚合物的结构对于材料的性能有着决定性的影响。
从宏观上来看，聚合物材料一般是由线性、支化、交联和网状四种结构组成。
其中，线性结构是指聚合物链呈直线状排列；支化结构是指聚合物链呈分支状排列；交联结构是指聚合物链之间通过交联作用连接在一起；网状结构是指聚合物链互相连接形成一个三维网状结构。
从微观结构来看，聚合物的化学结构和形态也会对材料的性能产生影响。
例如，在聚合物链的化学结构方面，聚合物可以分为有机聚合物和无机聚合物两大类。
在形态方面，可以分为均聚物和共聚物。
其中，均聚物是指由同一种单体聚合而成的聚合物，而共聚物则是由两种或两种以上不同的单体聚合而成的聚合物。
二、聚合物的性能聚合物材料的性能包括力学性质、热学性质、光学性质、电学性质、气体渗透性和水合性等方面。
其中，力学性质是指聚合物材料对力的响应能力和承受力的极限能力。
对于高分子材料而言，力学性质是其中最为重要的性质之一。
在热学性质方面，聚合物材料的热稳定性能和耐热性能对于材料的应用也具有重要的意义。
在光学性质方面，聚合物材料主要表现为透明或半透明和不同颜色的吸光特性。
在电学性质方面，聚合物材料常常用来制作电池、电容器、传感器等电子器件。
气体渗透性是聚合物材料在化学工业、环保等方面被广泛应用的领域之一，而水合性也对于有机高分子材料的制备具有重要的影响。
三、聚合物材料的研究方向随着社会科技的发展，聚合物材料的研究方向也发生了明显的变化。
目前，聚合物材料的研究重点已经从传统的结构与性能关系研究转向功能化、加工性能改善和绿色可持续发展方向。
在功能化方面，科学家们正在努力研制具有特定功能的聚合物材料，例如具有生物相容性、耐磨性、阻燃性、自修复性等特点的聚合物材料。
高分子习题解答A
自由基（含初级自由基和链自由基）向引发剂分子的链转移反应，其结果是消耗一分子引发剂而自由基数目并不增加的现象。
6．遥爪聚合物
在极端纯净的阴离子聚合反应体系中，加入某些试剂如环氧乙烷、二氧化碳等可以生成大分子的一端或两端带活性官能团的聚合物。
7．活性聚合
在无链转移和链终止反应发生的连锁聚合反应条件下，聚合反应完成以后大分子链端仍然保留着活性，一旦加入单体即可重新开始聚合反应的反应叫活性聚合。
C → -[CH2-C-CH2]n-
1 0.10 12000 5 0.11 73000
2 0.19 21000 6 0.08 102000
3 0.24 35000 7 0.06 122000
已经参加了反应的反应物（单体）与起始反应物（单体）的物质的量的比值即为转化率。
二．写出下列反应通式
1.聚脂的合成
nHO-R-OH + nH0OCR’-COOH→HO-[OR-OOC-R’COO]n- +（2n-1）H2O
2.聚酰胺的合成
nHOOC(CH2)nCOOH + nH2N(CH2)nNH2
HO-[OC（CH2）NCO-HN（CH2）nNH]n- +（2n-1）H2O
因为:
所以:
即:
答……
第四章．离子、配合聚合
一．叙述下列定义：
1.离子聚合
离子聚合是单体在引发剂或催化中心作用下，按离子反应历程转化为聚合物的化学过程。
2.阴离子聚合
以带负电荷的离子或离子对为活性中心的一类连锁反应。
3.阳离子聚合
以带负电荷的离子或离子对为活性中心的一类连锁反应。
4.配位聚合
配位聚合也称配位离子聚合，是由两种或两种以上组分组成的配位催化剂引发的聚合反应。单体首先在过渡金属活性中心的空位上配位，形成σ→п配位化合物，进而这种被活化的的单体插入过渡金属-碳键进行链增长，最后形成大分子的过程。
高分子物理 第一章 高分子链的结构
分子的旋光（立体）构型不同，导致材料 性能差异
等规聚合物可以结晶。而且规整度越高，结晶 度就越高，从而导致材料的密度高、硬度高、 耐热温度高、耐溶剂性能好、力学性能好。 无规聚合物一般不会结晶。
构型异构与聚合方法
高分子的构型异构是由聚合方法所决定的，而 聚合方法中又主要取决于催化体系。 使用自由基聚合只能得到无规立构聚合物；
1.1.2.3键接异构
定义：键接异构体：由结构单元在高分子链中的 连接方式不同而产生的异构体。
缩聚和开环聚合中，其结构明确，无键接异构；
但在加聚过程中，对单烯烃（CH2=CH-X），键接 方式主要有头-头(尾-尾)异构及头-尾异构体。
头-尾键接 (Head to tail)
头-头键接 (Head to head)
实验证明，通常空间位阻很小及链生长端（自 由基、阳离子、阴离子）的稳定性越低，会得 到较大比例的头-头或尾-尾结构。 对双烯烃（CH2=CX-CH=CH2），链键接方式会 更复杂一些。
1.1.3 分子构造
分子构造定义：聚合物分子的各种几何形状。 一般高分子链有线形，也有支化和交联等形状 的高分子。
第一章 高分子链的结构
聚合物结构特点:
（1）分子量很大，分子链很长； （2）分子链具有独特的几何形状； （3）具有多分散性和多尺度性；
（4）其凝聚态结构包括固体和液体，具有软物质特 性。
聚合物结构研究的内容
结构单元的化学组成 高分子链的构型 分子构造 共聚物的序列结构 高分子链的形态
(构象)
近程结构 聚 合 物 的 结 构 高分子链的 结构 远程结构
使用配位聚合催化剂进行定向聚合则可以制得 等规聚合物。
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方向上则降低。
（2）产生光学双折射现象。
（3）使用温度也会提高，密度、玻璃化温度、结晶度
提高。
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4．取向的类型
单轴取向（纤维）；双轴取向（薄膜）
5．取向函数F
聚合物的取向程度用取向函数F来表示。 理想取向材料，F=1，各向同性材料，F=0， 实际材料，介于0-1之间。
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2. 液晶原（液晶基元或介原）
研究表明，形成液晶的物质通常具有刚性的分子结构，分
子的长宽比R>>1，呈棒状或近似棒状的构象，这样的结 构部分称为液晶原或介原，是液晶各向异性所必需的结构
因素。
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3. 清晰点（清亮点）
当结晶聚合物加热到熔点时开始融化，最初形成浑浊的液
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（3）胆甾型（cholestic）
这类液晶中，分子基本上是扁平的，依靠端基的相互作用， 彼此排列成层状结构，但它们的长轴方向与层片平面平行。 层内分子的排列与向列型相似，而相邻两层之间，分子长 轴的取向，由于伸出层片平面外的光学活性基团的作用， 依次规则地扭转一定角度，层层累加而形成螺旋面结构。 分子的长轴方向在旋转360度后复原，这两个取向相同的 分子层之间的距离，称为胆甾型液晶的螺距。由于这些扭 转的分子层的作用，反射的白光发生色散，透射光发生偏 振旋转，使胆甾型液晶具有彩虹般的颜色和极高的旋光本 领。
种稳定性是靠取向的晶粒来维持的，在晶格破坏之前，解
取向是无法发生的。
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5. 取向态的稳定
取向后冻结相应单元的运动。如在 T f 以上取向后，迅速 冷到 T f 以下，可以使分子链的取向态稳定下来，在 T g
以上取向后，冷到 T g 以下可以稳定链段的取向。取向态 还可以通过晶格来维持。
体，具有很好的流动性，但又具有光学双折射，只有当温 度继续升高到某一点时，才突然变为各向同性的透明液体。
后面这个过程也是热力学一级转变过程，相应的转变温度
称为清晰点。从熔点到清晰点之间的温度范围，物质为各 向异性的液体，形成液晶。
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二．液晶形成的条件（P230）
1. 有刚性结构单元 2. 分之间有一定的相互作用 3. 分子的长宽比大于1
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三．取向研究的应用
1. 合成纤维的生产
合成纤维生产中，广泛采用牵伸工艺（即单轴拉伸）来提高纤 维的强度。如未取向尼龙，拉伸强度：700-800kg/cm2,而取向后 的强度达4700-5700 kg/cm2。但是，取向后，纤维的断裂伸长率 下降很多，这是由于取向过度，分子排列过于规整，从而使纤 维失去弹性变脆。一般纤维要求10-20%的弹性伸长。为了使 纤维同时具有这两种性能，在加工时，用慢的取向过程使整个 高分子链取向，而后再用快的过程使链段解取向。“热处理”
一般需在外力作用下进行。
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2. 非晶态高聚物的取向
有链段取向和分子取向两种可能，在高弹态下只发生链段
取向，不发生分子取向。在粘流态下，两种都发生，但首 先发生链段的取向，然后才发生整个分子的取向。
3. 晶态聚合物的取向
非晶区中可能发生链段和分子链的取向；晶区中还可能发
力的相互作用，互相平行排பைடு நூலகம்成层状结构，分子的长轴垂 直于平面。在层内，分子排列保持着大量的二维固体有序
性。通常情况下，各个层片取向并不统一，近晶型液晶在
各个方向上都非常粘滞。
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（2） 向列型（nematic）
棒状分子之间平行排列，但重心的排列是无序的，因
而只呈现固体的一维有序性。在外力作用下，由于这些棒 状分子容易沿流动方向取向，因此，向列型液晶都有相当 大的流动性。
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二．高聚物取向的机理
1．各种取向单元的取向机理
（1）链段取向 通过单键的内旋转引起的链段运动来完 成，这种取向在玻璃化温度以上就可进行。 （2） 分子链取向 通过各链段的协同运动来完成，
只有当高聚物处在粘流态下才能实现。
（3）晶粒的取向 通过晶区的破坏和重新排列来来完成，
生晶粒的取向。
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4. 解取向
取向的逆过程，就是通过分子热运动由取向态到无序
化的过程。取向过程是一种分子的有序化过程，而热运动 却使分子趋向紊乱无序。 相应地，解取向也有链段解取向和分子链的解取向。取向 过程快的，解取向速度也快，因此发生解取向时，链段解 取向将比分子解取向先发生。 结晶聚合物的取向态比非晶聚合物的取向态稳定，因为这
4. 有一定的柔性结构单元
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三．液晶的分类
1.按形成条件分
热致性液晶（thermotropic）和溶致性液晶（lyotropic）
2.按分子排列方式
（1）近晶型（smectic） （P230） 近晶型液晶是所有液晶中具有最接近结晶结构的一类。棒
状分子依靠所含官能团提供的垂直于分子长轴方向的强有
又称为“热定型”，就是在很短的时间内用热空气或水蒸汽吹
一下，使链段解取向，这样还可减小沸水收缩率。
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2. 薄膜的生产
双轴拉伸和吹塑。
3. 塑料的吹塑
飞机的机舱罩，安全帽。
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第八节 聚合物的液晶态结构
一．基本概念
1. 液晶
某些物质的结晶在受热熔融或被溶剂溶解之后，虽然失去 固态物质的刚性，而获得液态物质的流动性，却仍然部分 地保持着晶态物质分子的有序性，从而在物理性质上呈现 各向异性，形成一种兼有液体和晶体部分性质的过度状态。 这种中间状态称为液晶态。处在这种状态下的物质称为液 晶。
第七节 聚合物的取向态结构
一．高聚物的取向现象
1．取向
聚合物在某种外力作用下，分子链、链段和结晶聚合物中 的晶粒等结构单元沿着外力方向择优排列。
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2．取向态的特点
取向态是一定程度上的一维或二维有序，而晶态结构
是三维有序。
3．取向对性能的影响
（1）沿取向方向的力学性能提高，与取向方向垂直的
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3. 按液晶基元的形态分