结构6 取向态结构
第2章 聚集态结构——第06讲 非晶态与取向态(1)
基本原理:
声速沿分子链的传播速度>>链间的传播速度
f 1 (Cunoriented )2 C
声波在完全未取向聚合物中的传播速度 待测聚合物取向方向上的传播速度
cos2 1 2 (Cunoriented )2
3C
这种方法得到的是晶区和非晶区的平均取向度, 由于声波在高 聚物中的波长较大, 该方法反映的只是分子链取向的情况.
(4) 红外二向色性
本讲小结
掌握不同非晶态结构模型的实验事实 取向现象 取向方式 取向机理 取向度及测量方法 能够解释取向在实际中的应用
isotropic
After orientation
Different degree of orders
anisotropic
聚合物取向方法
双轴拉伸或吹塑的薄膜 纤维 熔融挤出的管材和棒材
2.3.1 聚合物的取向方式
单轴取向(Uniaxial Orientation)
纤维纺丝
薄膜的单 向拉伸
双轴取向 (Biaxial Orientation)
SANS测量的分子尺寸一般大于10nm, 而对小 于10nm的区域不敏感
密度比完全无序模型计算的要高 某些聚合物结晶速度极快 TEM直接观察的结果
Random coils
local orders
Local orders, if exist, are limited to short-range no more than a few of tens of Angstroms.
一般在两个垂直方向施加外力。如薄膜双 轴拉伸，使分子链取向平行薄膜平面的任 意方向。在薄膜平面的各方向的性能相近， 但薄膜平面与平面之间易剥离。
2.3.2 聚合物的取向机理
聚合物结构的三个层次
1.1 聚合物结构的三个层次近程结构——系指单个大分子链内部一个或几个结构单元的化学结构和立体化学结决定聚合物性能的根本性物质基础，亦是决定远程结构和凝聚态结构的重要因素。
远程结构——系指由数目众多的结构单元组成的单个大分子链的长短及其在空间存在的各种形态（是直链还是有支链？是刚性的还是柔性的？是折叠状，还是螺旋状的？）。
凝聚态结构——系指聚合物在宏观上所表现出的分子凝聚结构类型。
包括非晶态、结晶态、 取向态、液晶态、织态结构，前四个描述是聚合物的堆砌方式，织态为不同聚合物分子链或与添加剂间的结合和堆砌方式，以结晶态和非晶态最常见。
分子链结构是决定聚合物性质最基本、最重要的结构层次。
熔点、密度、溶解性、溶液或熔体的粘度、粘附性能很大程度上取决于分子结构;而凝聚态结构是决定聚合物材料和制品的使用性能，尤其是力学性能的重要因素。
关于化学结构与物理结构的确切划分，普遍认同的是 H.G.Elias 提出的界定原则：化学结构：除非通过化学键的断裂，即同时生成新的化学键才能够产生改变的分子结构。
聚合物结构中所包括的结构单元的组成及其空间构型属于化学结构。
物理结构：将大分子内部、之间或者基团与大分子之间的形态学表述。
取向、结晶和分子链的构象则属于物理结构 1.2 大分子链的近程结构大分子链的近程结构包括结构单元的化学组成，连接方式、结构异构、立体异构、以及共聚物的序列结构等五个主要方面。
1.2.1 结构单元的化学组成结论1：聚合物的近程结构，即结构单元的化学组成和结构是决定其远程结构和凝聚态结构以及聚合物性能最重要的决定性因素。
尼龙-66、PET 、PBT ～缩聚物， PP 、PS 、PMMA 、PB ～加聚物 归纳表中三条主要规律：1）杂链聚合物（多为缩合聚合物）与碳链聚合物（多为加成聚合物）相比较，前者的各项物理性能均优于后者； 2）在碳链聚合物中，侧基带有极性基团的PVC 和带有苯基的PS 的相对密度和熔点均高于非极性和低位阻侧基的PE 和PP ； 3）缩聚物尼龙和涤纶等的相对密度、熔点、强度和使用温度均普遍高于一般加聚物。
华理--高分子物理课后习题答案--高分子科学教程(第二版)--韩哲文
高分子科学教程(第二版)—高分子物理部分第7章 聚合物的结构 P2371.试述聚合物的结构特点2.简述聚合物的结构层次答：高分子结构的内容可分为链结构与聚集态结构两个组成部分。
链结构又分为近程结构和远程结构。
近程结构包括构造与构型，构造是指链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、单体单元的排列顺序、支链的类型和长度等。
构型是指某一原子的取代基在空间的排列。
近程结构属于化学结构，又称一级结构。
远程结构包括分子的大小与形态、链的柔顺性及分子在各种环境中所采取的构象。
远程结构又称二级结构。
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。
前四者是描述高分子聚集体中的分子之间是如何堆砌的，又称三级结构。
织态结构则属于更高级的结构。
3．写出聚异戊二稀的各种可能的构型和名称（只考虑头－尾键接方式）。
解：（1）1，2－聚合：全同立构1，2－聚异戊二稀；间同立构1，2－聚异戊二稀；无规立构1，2－聚异戊二稀。
（2）3，4－聚合：全同（间同，无规）立构－聚3，4－聚异戊二稀。
（3）1，4聚合：顺式（反式）1，4－聚异戊二稀。
注意：一般来说，顺式、反式聚合都是在特定的催化剂下进行的，当催化剂一定时，产物结构就一定，所以不存在无规的几何异构体。
4．已知聚乙烯试样的聚合度为4105⨯，C-C 键长为0.154nm ，键角为109.5︒，试求：（1）若把聚乙烯看作自由旋转链时的聚乙烯试样的均方末端距；（2）若聚乙烯的末端距符合高斯分布时聚乙烯试样的平均末端距和最可几末端距。
解：54101052=⨯⨯=n ；nm l 154.0=； 5.109=θ（1）22522222.4743)154.0(10225.109cos 15.109cos 1cos 1cos 1nm nl nl nl r =⨯⨯==+-⋅=+-⋅=θθ （2）由于聚乙烯的末端距符合高斯分布，因此它应该是自由结合链)(87.44154.014159.33108385nm l n r =⨯⨯⨯=⋅=π)(76.39154.03102325nm l n r =⨯⨯=⋅=*注意：末端距复合高斯分布的链为高斯链，自由结合链和等效自由结合链都是高斯链。
高分子的结构习题与思考题
第七章高分子的结构习题与思考题1．高分子的结构有何特点高分子结构可以分为哪些结构层次各结构层次包括哪些内容它们对聚合物的性能会产生什么影响特点：①链式结构：结构单元103-105数量级②链的柔顺性：内旋转产生非常多的构象③多分散性，不均一性，长短不一。
④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。
⑤凝聚态结构的复杂性：包括晶态、非晶态，球晶、串晶、单晶、伸直链晶等。
⑥可填加其它物质改性。
分为：链结构和聚集态结构。
内容：链结构分为近程结构和远程结构。
近程结构主要涉及分子链化学组成、构型、构造；远程结构主要涉及分子链的大小以及它们在空间的几何形态。
聚集态结构包括晶态、非晶态、液晶态、取向态结构及织态结构等。
影响：高分子结构中各个结构层次不是孤立的，低结构层次对搞结构层次的形成具有较大影响，近程结构决定了高分子的基本性能，而聚集态结构直接影响高分子的使用性能。
2．写出线型聚异戊二烯的各种可能构型。
顺式1，4-加成反式1，4-加成 1，2－加成全同立构 1，2－加成间同立构1，2－加成无规立构 3，4－加成全同立构 3，4－加成间同立构 3，4－加成无规立构3．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几何排列。
（2）构象：由于分子中的单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态（3）链柔性：高分子链能够通过内旋转作用改变其构象的性能（4）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（5）结晶形态：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)。
（6）取向：聚合物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择优排列（7）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4．聚合物的构型和构象有何区别假若聚丙烯的等规度不高，能否通过改变构象的方法来提高其等规度全同立构聚丙烯有无旋光性构型是指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。
高分子物理聚合物的结构(计算题：均方末端距与结晶度)
聚合物的结构（计算题：均方末端距与结晶度）1.简述聚合物的层次结构。
答：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、结构单元链接方式、构型、支化与交联。
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。
构型：是指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。
（要改变构型，必须经过化学键的断裂和重组。
）高分子链的构型有旋光异构和几何异构两种类型。
旋光异构是由于主链中的不对称碳原子形成的，有全同、间同和无规三种不同的异构体（其中，高聚物中全同立构和间同立构的总的百分数称为等规度。
）。
全同（或等规）立构：取代基全部处于主链平面的一侧或者说高分子全部由一种旋光异构单元键接而成间同立构：取代基相间地分布于主链平面的两侧或者说两种旋光异构单元交替键接无规立构：取代基在平面两侧作不规则分布或者说两种旋光异构单元完全无规键接几何异构是由于主链中存在双键而形成的，有顺式和反式两种异构体。
构象：原子或原子基团围绕单键内旋转而产生的空间分布。
链段：把若干个键组成的一段链作为一个独立运动的单元链节（又称为重复单元）：聚合物中组成和结构相同的最小单位高分子可以分为线性、支化和交联三种类型。
其中支化高分子的性质与线性高分子相似，可以溶解，加热可以熔化。
但由于支化破坏了高分子链的规整性，其结晶能力大大降低，因此支化高分子的结晶度、密度、熔点、硬度和拉伸强度等，都较相应的线性高分子的低。
交联高分子是指高分子链之间通过化学键形成的三维空间网络结构，交联高分子不能溶解，只能溶胀，加热也不能熔融。
高分子链的构象就是由单键内旋转而形成的分子在空间的不同形态。
单键的内旋转是导致高分子链呈卷曲构象的根本原因，内旋转越自由，卷曲的趋势就越大。
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）（2）二级结构（远程结构）1.高分子链构象：低温大部分以全反式构象（锯齿状）为主（聚丙烯PP为旁式构象和全反式构象交替的螺旋结构，一个晶胞中有单体单元12个，单斜晶系）高温时柔性高分子成为无规线团（全反式和左旁式构象和右旁式构象均有）刚性大分子以伸展的棒状构象存在（单键内旋转不易发生）2.柔顺性：热力学平衡下高分子卷曲程度越高，静态柔顺性越好；构象转变越容易越快动态柔顺性越好。
高分子的取向态结构
其他因素对取向态结构的影响
高分子材料的化学结构
高分子材料的化学结构对其取向态结构具有重要影响。不同的化 学结构可能导致不同的取向态结构。
高分子材料的分子量
高分子材料的分子量也会影响其取向态结构。分子量较高的高分子 链更容易形成有序的取向结构。
外界环境因素
如温度、湿度、光照等外界环境因素也可能对高分子材料的取向态 结构产生影响。
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高分子取向态结构的理论研究
基于统计力学、量子力学、分子动力学等理论框架，对高分子取向 态结构的形成机理和物理性质进行深入研究。
高分子取向态结构与性能关系
探讨高分子取向态结构对其力学、热学、光学、电学等性能的影响 规律。
存在的问题与挑战
实验表征技术的局限性
现有实验技术在表征高分子取向态结构时存在一定的局限性和不足，需要进一步发展新的实验方 法。
高分子链的取向
取向态结构的表征方法
高分子链在外力作用下会发生取向， 即高分子链会沿着某个方向排列，形 成有序的结构。
取向态结构可以通过X射线衍射、红 外光谱、拉曼光谱等方法进行表征。
取向态结构的类型
根据高分子链取向的程度和方向，取 向态结构可以分为单向取向、双向取 向和液晶态等。
研究目的和意义
揭示高分子取向态结构与性能的关系
能源领域
高分子取向材料在太阳能电池、燃料电池、储能 器件等方面具有应用前景，为新能源领域的发展 提供支持。
环保领域
高分子取向材料可用于制备高效过滤材料、吸附 材料等环保产品，为环境保护和可持续发展做出 贡献。
06 高分子取向态结构的研究 进展与展望
研究进展概述
高分子取向态结构的实验表征
包括X射线衍射、红外光谱、拉曼光谱、核磁共振等技术手段的应 用和发展。
高分子物理习题集及解答
6）
-CH2-CH2-＞
＞
取代基的体积越大，空间位阻越大，内旋转受阻，柔性变差。 7）
5
高分子物理习题解答
＞
＞
[侧链为脂肪族时，侧链越长，分子构象数越多，分子链越柔顺。] 8）
＞ 后者含有苯环结构，分子链刚性增加。 9）
＞ 前者碳链长，构象数增加，柔性较好。 10. 为什么真实的内旋高分子链比相应的高斯链的均方末端距要大些？ 不同于理想化的高斯链， 真实的高分子链占有一定的体积，单键的内旋转需要克服一定的能垒 且有键角的限制，即链段之间的并非是自由连接的，所以真实的均方末端距要大于高斯 链。？？？？ 11. 分子量不相同的聚合物之间用什么参数比较其大分子链的柔顺性？ 可用单位分子量的均方末端距作为衡量分子柔顺性的参数，令
全同，间同，无规。头头，头尾。
全同，间同，无规。头头，头尾。
顺式，反式。
3
高分子物理习题解答
6. 分子间作用力的本质是什么？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？ 分子间作用力是分子偶极之间的相互作用，本质是电场力（静电力） 。可以分为取向力，诱导 力，色散力。取向力是分子固有偶极之间的相互作用，存在于极性分子之间。诱导力是固有偶 极与诱导偶极之间的相互作用，极性分子有固有偶极，当极性分子和极性分子靠近时，会产生 额外的诱导偶极，所以极性分子间存在诱导力； 当极性分子和非极性分子靠近时，非极性分 子产生诱导偶极， 所以诱导力也存在于极性分子和非极性分子间； 非极性分子间不存在诱导力； 色散力是瞬时偶极之间的相互作用力， 广泛存在于各种分子之间， 是分子间作用力的主要形式。 影响分子间作用力的因素有分子的极性，分子的变形性，以及相对分子质量等。 PP 是非极性分子，故其分子间作用力为色散力。PVC 是极性分子，故分子间作用力为色散力， 诱导力，取向力。PP：取向力，诱导力，色散力。聚酰胺：色散力，诱导力，取向力，氢键。 聚丙烯酸：色散力，诱导力，取向力，氢键。 7. 下列那些聚合物没有旋光异构，并解释原因。 A．聚乙烯 B．聚丙烯 C．1，4-聚异戊二烯 D．3，4-聚丁二烯 E．聚甲基丙烯酸甲酯 F．硫化橡胶 没有旋光异构即分子内不存在手性碳：A，C，F。 8. 何谓大分子链的柔顺性？试比较下列高聚物大分子链的柔顺性，并简要说明理由。
取向态结构名词解释
取向态结构名词解释
取向态结构是指，一种由分子组成的结构，在这种结构中，分子会发生一个取向偏好，即会有一定的方向性。
这种结构可以是有机分子、生物大分子、金属分子等。
在这种结构中，分子之间存在一定的相互作用，这些相互作用是由于分子间电荷的分布、分子的形状、分子间的键长等因素所决定的。
在化学中，有许多分子具有取向态结构，例如，二氧化碳、甲酸、乙醇等。
在这些分子中，每个分子都有一定的方向性，可以通过一些特定的方法来对这些分子进行取向。
例如，在二氧化碳分子中，由于氧原子的电负性比碳原子高，因此氧原子会带有一定的负电荷，而碳原子则会带有一定的正电荷。
这种电荷的分布会导致分子具有一定的偏向性，可以通过外加电场、磁场等方法来对其进行取向。
在生物学中，具有取向态结构的分子也很常见，例如，DNA双螺旋结构就是一种典型的取向态结构。
在这种结构中，DNA分子是由两条互相缠绕的链组成的，这两条链之间存在着一定的相互作用，使得分子具有一定的方向性。
这种方向性对于DNA的生物学功能具有重要的影响，例如，决定DNA的复制方向、转录方向等。
总之，取向态结构是一种常见的化学、生物学现象，在科学研究和工程应用中具有重要的意义。
聚合物的取向态结构
聚合物的取向态结构聚合物是由大量重复单元组成的高分子化合物，其结构和性质很大程度上取决于单元的排列和取向态结构。
取向态结构是指聚合物链的排列方式和方向性，影响着聚合物的物理性质、力学性能和应用领域。
本文将探讨聚合物的取向态结构及其影响。
1. 聚合物链的排列方式聚合物链的排列方式分为无序排列和有序排列两种。
在无序排列中，聚合物链呈现随机的方向和位置，没有规律可循。
而在有序排列中，聚合物链具有特定的方向和位置，呈现出一定的规律性。
聚合物的有序排列通常会导致聚合物链的取向态结构形成。
2. 取向态结构的类型根据取向态结构的类型，可将聚合物的取向态结构分为无定形态、半结晶态和结晶态三种。
2.1 无定形态结构无定形态结构是指聚合物链的排列呈无序状态，链的方向和位置没有规律可循。
无定形态结构的聚合物具有高度的柔韧性和可塑性，但缺乏机械强度和热稳定性。
常见的无定形态聚合物有聚乙烯、聚丙烯等。
2.2 半结晶态结构半结晶态结构是指聚合物链的排列既有有序区域，又有无序区域。
在有序区域中，聚合物链呈现规律的排列和取向，而在无序区域中，聚合物链呈现无规律的排列和取向。
半结晶态结构的聚合物具有介于无定形态和结晶态之间的性质，具有一定的机械强度和热稳定性。
典型的半结晶态聚合物有尼龙、聚氨酯等。
2.3 结晶态结构结晶态结构是指聚合物链的排列呈高度有序的状态，链的方向和位置非常规律。
结晶态结构的聚合物具有良好的机械强度、热稳定性和耐化学腐蚀性。
聚合物的结晶度越高，其性能越优越。
常见的结晶态聚合物有聚乙烯醇、聚丙烯酸等。
3. 影响取向态结构的因素聚合物的取向态结构受多种因素的影响，包括结晶度、分子量、晶核形成速率、结晶温度等。
3.1 结晶度结晶度是指聚合物中结晶区域所占的比例，是聚合物取向态结构的重要参数。
结晶度越高，聚合物的性能越优越，力学强度和刚度也越高。
3.2 分子量分子量是影响聚合物取向态结构的重要因素之一。
高分子量的聚合物通常更容易形成有序排列和取向态结构，有利于提高聚合物的力学性能和热稳定性。
中科大高物名词解释Polymer Physics
Polymer Physics1.软物质：处于理想液体和理想固体这两个极端之间的中间带物质。
其间的弱连接性和密度低导致了它的“软”，并且外力作用主要不是能量效应而是熵的效应。
2.内聚能：1mol物质出去全部分子间作用力而使其内能增加的量。
3.内聚能密度：单位体积内某物质内聚能的大小，表征分子间作用力大小的物理量。
4.近程结构：是构成高聚物分子链最基本的结构，包括高聚合物的化学组成、结构单元的键接方式、结构单元的键接顺序、端基、支化与交联以及空间构型等。
5.远程结构：是指单个高分子链的大小和在空间存在的各种形状（形态、构象）例如：伸直链、无规线团、折叠链等，又称二级结构。
6.构型：由化学键所固定原子或原子团在空间的几何排列，这种排列是稳定的要改变构型必须通过化学键的断裂和重组。
7.等规度：是指高聚物中所含全同立构和间同立构在整个高聚物中所占的比例,也叫立构规整度。
8.全同指数：全同指数（IIP）是全同立构聚合物占聚合物总量的百分数。
9.自由内旋转：如果内旋转时完全不发生能量的变化，即分子中原子在空间中各种排布方式能量相同，这样的内旋转称之为自由内旋转。
10.受阻内旋转：实际的高分子链的内旋转不是自由的，因为C原子上所带的取代基在旋转过程中距离发生改变导致旋转时能量发生变化，内旋转受阻。
11.构象：是指分子中原子或是原子团由于单键内旋转而形成的在空间的排布称为构象，构象是不稳定的。
12.内旋转位垒：分子在内旋转时从最稳定的构象到最不稳定构象所需克服的能量。
13.内旋转异构体：对应位能曲线上不同深度位谷的相对稳定的构象即位能曲线上极小值点处的构象。
14.柔性：是指高分子链能够通过改变构象而无规卷曲的特性，柔性是长链高分子最主要的结构特征，是高聚物特有的结构层次。
15.刚性：与柔性相对的概念，之高分子链难以或不能改变其构象的性质。
16.持续长度：无限长的旋转链在第一个键方向上的投影平均值，是高分子链的刚性尺度。
高分子物理名词解释
高分子物理名词解释第一章高分子链的结构一名词1.链结构：指单个分子的结构和形态。
2.近程结构：（一次结构）化学结构，包括高分子的组成和构型。
3.远程结构：（二次结构）高分子的大小及其在空间的形态，链的柔顺性及构象。
4.聚集态结构：（三次结构）通过范德华力和氢键形成具有一定规则排列的聚集态结构。
5.构型：是指分子中由化学键所固定的原子在空间的排列。
6.构造：是指链中原子的种类和排列，取代基和端基的种类单体单元的排列顺序，支链的类型和长度等。
7.构象：由于σ单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态。
或者分子中的取代原子（取代基）绕C-C单键旋转时所形成的任何可能的立体图形。
8.几何异构（顺反异构）：由于主链双键的碳原子上的取代基不能绕双键旋转，当组成双键的两个碳原子同时被两个不同的原子或基团取代时，即可形成顺式、反式两种构型，它们称作几何异构。
9.键接异构（顺序异构）：是指结构单元在高分子链中的连接方式。
一般头-尾相连占主导优势，而头-头（或尾-尾）相连所占比例较低。
10.旋光异构：具有不对称C﹡原子的这种有机物，能构成互为镜象的两种异构体，表现出不同的旋光性，称为旋光异构体。
但是含不对称C﹡的高分子没有旋光性的，原因是多个不对称C﹡原子的内消旋或外消旋的作用。
11.有规立构：有两种旋光异构单元完全是全同立构或间同立构的高分子。
12.规整度：（等规度）是指聚合物种全同立构和间同立构的聚合物占所有聚合物分子总的百分比。
13.规整聚合物：全同立构和间同立构的高分子。
14.全同立构：高分子链全部由一种旋光异构单元键接而成。
15.间同立构：高分子链由两种旋光异构单元交替键接而成。
16.无规立构：高分子链由两种旋光异构单元无规键接而成。
17.线性：高分子链呈直线形18.交联：高分子链之间通过支链联结成一个三维空间网状大分子19.支化：在缩聚过程中有官能度＞=3的单体存在，或在加聚过程中，有自由基的链转移反应发生，或双烯类单体中第二双键的活化等生成支化的或交联的高分子。
名词解释 链段
名词解释链段：链段是指高分子链上划分出来的可以任意取向的最小单元。
柔顺性:高分子链能够改变其构象的性质。
均聚物:由一种单体聚合而成的聚合物称为均聚物。
共聚物:由两种或两种以上不同单体经聚合反应而得的聚合物。
近程结构一个或几个结构单元的化学组成、空间结构及其与近程邻近基团间的键接关系。
远程结构:相距较远的原子（团）间在空间的形态及其相互作用。
取向态结构:由于大分子链的取向而形成的聚集态结构。
聚集态结构:高分子材料中分子链与链间的排列与堆砌结构。
构象:分子中由于共价单键的旋转所表现出的原子或基团的不同空间排列。
构型:在立体化学中，因分子中存在不对称中心而产生的异构体中的原子或取代基团的空间排列关系。
松弛时间:黏弹性材料作松弛试验时，应力从初始值降至1／e(=0.368)倍所需的时间。
普弹性:材料瞬时产生的由内能变化导致的可逆小形变的特性。
高弹性:小应力作用下由于高分子链段运动而产生很大的可逆形变的性质。
所产生的形变称为高弹形变。
强迫高弹性:玻璃态高分子在大应力作用下由熵变导致的大形变，升温后可回复。
玻璃化转变温度:是玻璃态物质在玻璃态和高弹态之间相互转化的温度粘流温度:Tf为高弹态与粘流态间的转变温度，叫做粘流温度或软化温度。
力学松弛:由分子运动的松弛特性导致的高分子力学性能也具有时间依赖性的特性。
蠕变:恒温、恒负荷下，高聚物材料的形变随时间的延长逐渐增加的现象。
应力松弛:恒温恒应变下，材料内部的应力随时间延长而逐渐衰减的现象。
滞后现象:聚合物在交变应力作用下应变落后于应力的现象称为滞后现象内耗:聚合物在交变应力作用下，产生滞后现象，使机械能转变为热能的现象。
流变性:物质在外力作用下的变形和流动性质,主要指加工过程中应力，形变，形变速率和粘度之间的联系剪切变稀流体:流动时表现粘度随剪切应力或剪切速率增加而逐渐下降的流体。
挤出胀大:挤出机挤出的高聚物熔体直径比挤出模孔直径大的现象。
切力增稠流体:流动时表现粘度随剪切应力或剪切速率增加而逐渐增大的流体。
3.聚合物的取向态结构
聚合物的取向态结构1.取向：大分子链、链段或微晶在某些外力作用下，可以沿着外力方向有序排列，这种有序排列叫做取向（一维或二维有序）<非平衡状态>2.取向对材料性能的影响（1）沿取向方向上的力学性能提高，与取向垂直的方向上则降低（2）产生光学双折射现象（3）使用温度提高，密度、Tg、结晶度都会提高3.取向的类型（1）单轴取向：分子链或链段沿拉伸方向择优取向（纤维）（2）双轴取向：分子链或链段倾向于与拉伸平面平行排列，但在x、y平面内分子的排列是无序的（薄膜）4.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（>Tg）（2）分子链取向：通过各链段的协调运动来完成（Tf）（3）晶粒取向：通过晶区的破坏和重新排列来完成（外力作用）①非晶态聚合物的取向：高弹态：链段取向；粘流态：分子链取向②晶态聚合物的取向：微晶取向；非晶区中发生链段和分子链取向（外力作用下）5.解取向：外力场除去，分子热运动将使有序结构自发地趋向无序化（熵增）（1）解取向：链段解取向、分子链解取向：取向越快，解取向越快，故链段解取向优先发生（2）取向后降温至Tg以下，“冻结”获取向材料（3）晶态取向比非晶态取向稳定；晶态取向在晶格破坏之前是无法解取向的6.解取向的表征（1）取向函数物理意义：定量表示取向程度（2）取向单元完全平行于参考方向：φ=0，f=1（理想取向）取向单元完全垂直于参考方向：φ=90°，f=﹣1/2完全不取向：f=07.取向度的测定实验原理：（1）双折射法：分别测定平行和垂直于纤维轴的折光指数，其差值的最大值可以用来计算取向度（2）声速法：声速在高聚物中的传播速度与高分子链的取向有关，可以用平行和垂直于分子链方向上的声速来计算取向度（取向方向上的传播速度比垂直于取向方向上的传播速度快）（3）XRD：测定衍射圆弧强度来计算取向函数或测定cos2φ来计算f（4）红外二色法：聚合物试样中某基团的吸光强度与振动偶极距M有关，未取向高聚物M 的变化方向呈均匀分布，而取向聚合物M也发生取向。
晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构
晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶
态结构
晶态结构是指物质中的原子、离子或分子，在空间中按照规律有
序排列的结构。
一般有周期性的、有序的结构，并且具有明确的晶格
常数、晶面等特征。
晶体结构可以被描述为晶胞（最小重复单元）和
晶格的集合。
在晶胞中，原子、离子或分子的排列方式可以使它们在
整个晶体中重复出现，形成一定的对称性。
非晶态结构倒是与晶态结构相反，它是没有严格有序排列的，也
没有明确的晶格常数和晶面等特征结构。
非晶态结构是指物质中的原子、离子或分子没有任何规则的排列方式，而且中心的对称性很低。
非晶态结构的物体通常呈无定型，没有明显的形状和边缘。
取向态结构是晶体本身的晶格结构外，还呈现出一定的取向现象，即在某一方向具有较好的结晶性。
这是由于物质在晶体生长过程中受
到的外界条件或内部因素引起的。
取向态结构可以用晶体的方向或者
晶面的方向来描述。
液晶态结构是介于晶态结构和非晶态结构之间的结构。
它同时具有了晶态和非晶态的一些性质。
液晶分为立方液晶和各向异性液晶。
立方液晶，也叫同像液晶，具有等方性，不受取向的影响。
而各向异性液晶则能受到外部电场或电磁波的作用，不同方向上的分子排列方式也不相同。
总结而言，晶态是有序排列的结构，非晶态是没有规则排列的结构，取向态是有取向性的结构，而液晶态则介于晶态和非晶态之间，同时具有某些性质。
不同的结构类型在不同的领域应用广泛，例如晶态结构可用于电子学领域的器件制造，而液晶态结构则适用于显示技术等领域。
取向态结构.
4. 取向与结晶比较
❖ 相同点：都是从无序到有序的过程
❖不同点：取向：一维或二维有序，在外力作用下进 行，是非自发过程是热力学不稳定状态。
❖
结晶：三维有序，是自发过程，是热力学
平衡状态。
5. 取向方式
1）单轴取向 材料仅沿一个方向拉伸。
非晶高聚物
2. 取向单元
结晶高聚物
分子链作为单元：分子链沿外力 方向平行பைடு நூலகம்列，但链段未必取向 （粘流态时）
链段：链段取向，分子链可能仍 然杂乱无章（高弹态）
晶片，晶粒，晶带（晶区）
分子链，链段（非晶区）
❖ 晶态聚合物的取向，除了非晶区中可能发生链段或整链取向之 外，还可能有微晶的取向。组成球晶的片品发生倾斜、滑移、 取向、分离，最后形成取向的折叠链片状晶体或完全伸直链的 晶体。
例1：薄膜厂应用的双轴拉伸工艺：将熔化挤出的片状在 适当的温度下沿相互垂直的两个方向同时拉伸（电影胶片 的片基，录音、录像的带基）
例2：吹塑工艺：将熔化的物料挤出成管状，同时压缩空 气由管芯吹入，使管状物料迅速胀大，厚度减小而成薄膜 （PE，PVC薄膜）
❖ 性能特点：双轴取向后薄膜不存在薄弱方向，可全面提高 强度和耐褶性，而且由于薄膜平面上不存在各向异性，存 放时不发生不均匀收缩，这对于作摄影胶片的薄膜材料很 重要，不会造成影象失真。
取向与解取向
由于高聚物的取向态在热力学上是一种非平衡态，一旦外力解除， 分子的热运动将使有序结构自发地趋向无序化，这个过程称为解 取向。为了维持取向状态，获得取向材料，必须取向后把温度迅 速降至Tg以下，使分子和链段运动被冻结起来。
举例：化纤衣服开水烫后缩小。 电池外包装、雪碧瓶外包装等
高分子物理习题参考答案16
《高分子物理》标准化作业本参考答案沈阳化工学院材料科学与工程学院《高分子物理》课程组第一章 高分子链的结构一、 概念1、构型：分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。
2、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构象。
3、均方末端距：高分子链的两个末端的直线距离的平方的平均值。
4、链段：链段是由若干个键组成的一段链作为一个独立动动的单元，是高分子链中能够独立运动的最小单位。
5、全同立构：取代基全部处于主链平面的一侧或者说高分子全部由一种旋光异构单元键接而成。
6、无规立构：当取代基在主链平面两侧作不规则分布或者说两种旋光异构体单元完全无规键接而成。
二、选择答案1、高分子科学诺贝尔奖获得者中，（ A ）首先把“高分子”这个概念引进科学领域。
A 、H. Staudinger,B 、, ,C 、P. J. Flory,D 、H. Shirakawa2、下列聚合物中，（ A ）是聚异戊二烯(PI)。
A 、 CCH 2n CH CH 23B 、O C NH O C NH C 6H 4C 6H 4n C 、 CH Cl CH 2n D 、OC CH 2CH 2O O n O C3、下列聚合物中，不属于碳链高分子的是（ D ）。
A 、聚甲基丙烯酸甲酯，B 、聚氯乙烯，C 、聚乙烯，D 、聚酰胺4、下列四种聚合物中，不存在旋光异构和几何异构的为（ B ）。
A 、聚丙烯，B 、聚异丁烯，C 、聚丁二烯，D 、聚苯乙烯5、下列说法，表述正确的是（ A ）。
A 、工程塑料ABS 树脂大多数是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯组成的三元接枝共聚物。
B 、ABS 树脂中丁二烯组分耐化学腐蚀，可提高制品拉伸强度和硬度。
C 、ABS 树脂中苯乙烯组分呈橡胶弹性，可改善冲击强度。
D 、ABS 树脂中丙烯腈组分利于高温流动性，便于加工。
6、下列四种聚合物中，链柔顺性最好的是（ C ）。
A 、聚氯乙烯，B 、聚氯丁二烯，C 、顺式聚丁二烯，D 、反式聚丁二烯7、在下列四种聚合物的晶体结构中，其分子链构象为H31螺旋构象为（ B ）。
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低取向
高取向
结晶作用
单轴拉伸
双轴拉伸
非晶态
高分子物理
未取向的晶态
单轴取向
双轴取向
取向与解取向
取向是在外力作用下 的一维或二维有序化 过程，通过链段运动 来实现，不稳定。 相同点 取向和解取向均有链段和高分子链两 种单元，取向快的解取向也快。 取向与解取向的关系 要使取向稳定不发生解取向， 只有通过冻结链段或结晶
高分子物理
第二章 高聚物的结构
1 概述
2 高分子的链结构 3 高聚物的聚集态结构
4 高聚物的取向态结构
5 高聚物的织态结构（了解）
高分子物理
第六节 高聚物的织态结构
1.高分子与填料
如炭黑补强橡胶，玻纤维增 强树脂等。
填料
2.高分子与增塑剂
增塑高分子，如软质聚 氯乙烯等。
高聚物
其它一种或 几种高聚物 增塑剂
第二章 高聚物的结构
1 概述
2 高分子的链结构 3 高聚物的聚集态结构
4 高聚物的取向态结构
5 高聚物的织态结构
高分子物理
第五节 高聚物的取向态结构
1
高聚物的取向现象（取向与结晶）
2
高聚物的取向过程（取向与解取向）
3
高聚物取向对性能的影响
高分子物理
高聚物的取向现象
高聚物中的不 对称结构在外 力作用下沿力 的方向有序排 列的现象
1
高聚物的取向现象（取向与结晶）
2
高聚物的取向过程（取向与解取向）
3
高聚物取向对性能的影响
高分子物理
高聚物取向过程
非晶态高聚物的取向
低拉伸 低取向 高拉伸 高取向
拉伸前 分子链无规排列
分子链沿拉伸方向伸展并 排成单向有序的取向态
线性结构
伸长 回缩
交联结构
高分子物理
高聚物取向过程
晶态高聚物的取向
按受力形式分 为单轴取向和 双轴取向 按取向单元分 为链段取向， 高分子链取向 和晶区取向
高分子物理
取向 概念
取向 单元
高聚物的 取向 取向 形式 取向 结果
非晶高聚物：链 段，高分子链 结晶高聚物：晶 区中的晶片，晶 粒，晶带；非晶 区的链段，高分 子链
形成一维 或二维有 序结构
链段取向与高分子链取向
(a)
(b)
高分子链的取向状态
(a)高分子链不取向，链段取向
(b)高分子链取向，链段不取向
高分子物理
单轴取向
单轴取向：在一个方向施以外 力，使沿一个方向取向。 例如：纤维纺丝，单向拉伸薄 膜（捆扎绳），橡胶的压延 操作使橡胶分子单轴取向。
un+1>un
纤维单轴拉伸示意图
高分子物理
双轴取向
双轴取向：在垂直两个方向或平面内施以外力，使在平面内取向。 例如：双向拉伸薄膜，吹塑工艺。
高分子物理
解取向是已取向的高 分子恢复到无序化的 过程。通过分子的热 运动来实现，稳定。
任务讨论：热收缩膜原理
高分子物理
任务讨论：热收缩膜原理
Orient 取向
加热
高分子物理
取向对性能的影响—各向异性
1）力学性能—沿取向方向性能高，垂直方向差
2）光学性能—光学双折射现象
3）其它性能—密度，结晶度，使用温度提高
薄膜双轴拉伸示意图
吹塑成型的有机“二维”有序。 取向结构是外力强 迫形成的，不稳定。
相同点 高分子链排列有序化 取向与结晶的相互关系 结晶是 “三维” 有序，自发的。结 晶结构是稳定的。
取向有利于结晶，取向不 一定结晶，结晶可取向。
高分子物理
第五节 高聚物的取向态结构
3.高分子合金
高分子的共混物，如橡胶增韧塑料的高 抗冲聚苯乙烯HIPS，ABS等。
高分子物理
思考题和能力提升题
思考题：纤维生产中是如何实现单轴取向的？ 能力提升题：查资料说明聚丙烯捆所绳的生产工 艺过程，说明取向在其生产过程中的作用。
高分子物理