《高分子物理》复习提纲Word下载.docx

1、包括高分子链的结构和凝聚态结构，链段、柔顺性、球晶、片晶、分子量和分子量分布、溶液概念。高分子材料的性能：力学性能、热、电、光、磁等性能。力学性能包括拉伸性能、冲击性能等、强度、模量、银纹、剪切带等概念。高分子的分子运动：玻璃化转变、粘弹性、熵弹性、结晶动力学、结晶热力学、熔点、流变性能、粘度、非牛顿流体。 原理与方程：WLF方程、Avrami方程、橡胶状态方程、Boltzmann叠加原理等等。三、高聚物结构的特点：高分子的链式结构：高分子是由很大数目（103105 数量级）的结构单元组成的。高分子链的柔顺性：高分子链的内旋转，产生非常多的构象，可以使主链弯曲而具有柔性。高分子结构具有多分散性

2、，不均一性。高分子凝聚态结构的复杂性：晶态、非晶态，球晶、串晶、单晶、伸直链晶等。四、高分子材料的性能特点：质量轻、相对密度小。LDPE （0.91），PTFE（2.2） 良好的电性能和绝缘性能。优良的隔热保温性能，绝热材料。良好的化学稳定性，耐化学溶剂。良好的耐磨、耐疲劳性质。橡胶是轮胎不可替代的材料。良好的自润滑性，用于轴承、齿轮。良好的透光率。树脂基光盘，树脂镜片。宽范围内的力学可选择性。原料来源广泛、加工成型方便、适宜大批量生产、成本低。漂亮美观的装饰性。可任意着色、表面修饰。五、高分子材料的主要应用： 高分子材料遍及各行各业，各个领域：包装、农林牧渔、建筑、电子电气，交通运输、家庭日

3、用、机械、化工、纺织、医疗卫生、玩具、文教办公、家具等等。六、如何学好高分子物理？注重培养自学能力，独立思考，在课堂上和课外能够认真看书。高分子物理内容多、概念多、头绪多、关系多、数学推导多。紧紧抓住高聚物结构与性能关系这一主线，将分子运动作为联系结构与性能关系的桥梁，把零散的知识融合成一体。第1章 高分子链的结构一、概念：构型与构象、链段、均方末端距、等规立构与无规立构、顺反异构、链的柔顺性、高斯链、无扰尺寸二、知识点：1.1组成与构造 高分子结构分为高分子链结构和与高分子聚集态结构。 高分子链的结构指高分子的结构和形态。包括：化学组成、构造、构型、共聚物的序列结构，为近程结构或一级结构。分

4、子的大小与形态，为远程结构或二级结构，如伸直链、折叠链、钜齿链，螺旋链、无规线团。 高分子聚集态结构（三级结构）是指高分子链之间的几何排列和堆砌状态。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。 高分子链结构决定的聚合物的基本性能特点，凝聚态结构与材料的性能有着直接关系。1、第二页的表1-1，一些常见高分子的化学结构、缩写和俗称。2、构型（configurafiom）指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。这种排列是稳定的，要改变构型必须经过化学键的断裂和重组。旋光异构几何异构和链接异构。 旋光异构：全同立构（或等规立构）、间同立构（或间规立构）、无规立构。由于内消旋或

5、外消旋作用，即使等规度很好的高分子也没有旋光性。一般自由基聚合只能得到无规立构聚合物。只有用特殊催化剂如Ziegler-Natta催化剂进行配位聚合得到有规立构聚合物。例如：全同PS的结晶Tm=240；无规PS为不结晶，软化温度Tb=80。全同或间同的聚丙烯，结构比较规整，容易结晶，可纺丝做成纤维，而无规聚丙烯却是一种橡胶状的弹性体。 几何异构（顺反异构） 用钴、镍和钛催化系统可制得顺式构型含量大于94%的聚丁二烯称作顺丁橡胶。分子链与分子链之间的距离较大，不易结晶，在室温下是一种弹性很好的橡胶。用钒或醇烯催化剂所制得的聚丁二烯，主要为反式构型，分子链的结构比较规整，容易结晶，在室温下是弹性很

6、差的塑料。又如：1.4、-顺式异戊二烯98%的天然橡胶Tm=28，Tg=73，柔软弹性好。反式异戊二烯（古塔波胶）Tm=65、56,Tg=53，室温硬韧。 键接异构：对单烯类单体CH2=CHR聚合有头一头，头一尾，尾一尾键合。对双烯类聚合物的键接结构更为复杂，异戊二烯（聚氯丁二烯）有1,2加成、3,4加成和1,4加成（顺反）。1,2加成：键接异构3,4加成：1,4加成：顺反异构和键接异构3、分子构造是指高分子的各种形状。图1.3线形、支化、梳形、星形、交联网络、树枝状。碳纤维：聚丙烯腈高温环化制得“梯形”高分子，耐高温。交联高分子如硫化橡胶（图1-4）、交联聚乙烯、热固性塑料等。线形、支化与交

7、联：线形高聚物可在溶剂中溶解，加热可熔融，易加工成型；链的支化破坏了分子的规整性，使其密度、结晶度、熔点、硬度等都比线型高聚物低，支化高分子能溶解在某些溶剂中；而交联高分子在任何溶剂中都不能溶解（可溶胀），受热不熔融。低密度聚乙烯LDPE（高压法），由于支化破坏了分子的规整性，使其结晶度大大降低，用于软塑料、薄膜；高密度聚乙烯HDPE（低压法）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前者，用于硬塑料、管棒材。交联聚乙烯（辐射），热缩材料。橡胶一定要经过硫化变成交联结构后才能使用。未经硫化的橡胶，分子之间容易滑动，受力后会产生永久变形，不能回复原状，因此没有使用价值。经硫化的

8、橡胶，分子之间不能滑移，才有可逆的弹性变形。4、共聚物的序列结构：a、无规高分子b、交替高分子c、嵌段高分子d、接枝高分子ABS塑料：大多数是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯组成的三元接枝共聚物。兼有三种组分的特性，丙烯腈PAN组分耐化学腐蚀性，提高制品拉伸强度和硬度；丁二烯PB组分呈橡胶弹性，改善冲击强度；苯乙烯组分利于高温流动性，便于加工。ABS为质硬、耐腐蚀、坚韧、抗冲击的性能优良的热塑性塑料。高抗冲聚苯乙烯HIPS塑料：少量聚丁二烯接技到PS基体上。具有“海岛结构”（55页图2-59，基体是塑料，分散相是橡胶），增韧机理（198页橡胶粒子和剪切带控制和终止银纹发展，使银纹不至形成裂纹。）SBS

9、树脂是用阴离子聚合法制得的苯乙烯和丁二烯的三嵌段共聚物。其分子链的中段是聚丁二烯，两端是聚苯乙烯，SBS具有两相结构，橡胶相PB连续相，为柔性链段的软区，PS形成微区分散在橡胶相中，PS具有刚性链段的硬区，起物理交联作用。SBS是一种热塑性弹性体，在常温为橡胶高弹性、高温下又能塑化成型的高分子材料。它是不需要硫化的橡胶，被认为橡胶界有史以来最大的革命。BSB是不是一种热塑性弹性体？SIS和ISI类似。1.2构象1、构象（conformation）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。 C-C单键可以内旋转，产生不同构象，含n个C的主链有3n-3个构象，为天文数字。 高分子链的柔

10、顺性是高分子链能够改变构象的性质。单键的内旋转是导致高分子链呈蜷曲构象的原因，也是高分子链的柔顺性的原因。 高分子链的分子结构不同，取代基的大小和极性不同，内旋转位垒不同，其柔顺性不同。2、链段：高分子链中的单键旋转时互相牵制，一个键转动，要带动附近一段链一起运动，这样每个键不成为一个独立运动单元。我们把由若干个键组成的一段链作为一个独立动动的单元，称为“链段”。它是高分子物理学中的一个重要概念。提升：高分子的链段之间可以自由旋转，无规取向。链段是高分子链中能够独立运动的最小单位。3、高分子链的柔顺性分子结构对链的柔顺性的影响a、主链结构： 主链全由单键组成的，一般柔性较好，如PE，PP，乙丙

11、橡胶等。柔顺性：SiOCOCC，原因：氧原子周围无原子，内旋转容易。Si-O-键长长，键角大，内旋转容易。如硅橡胶。 由于芳杂环不能内旋转，所以主链中含有芳杂环结构的高分子链柔顺性较差差，如PPO。 主链含有孤立双键，柔顺性较好。原因双键邻近的单键的内旋转位垒减小，双键旁的单键内旋转容易，可作为橡胶；但共轭双键的高分子链不能内旋转，聚苯、聚乙炔是刚性分子。b、取代基侧其极性：极性强，作用力大，内旋转困难，柔顺性差。如：PANPVCPP非极性：体积大小，空间位阻愈大，柔顺性差。PSPP聚1,2-二氯乙烯。 取代基分布：聚偏氯乙烯PVC，前者对称，分子偶极矩小，内旋转容易。c、支化、交联：支链长，

12、柔顺性下降。交联，含硫2%3%橡胶，柔顺性影响不大，含硫30%以上影响链柔顺性。d、分子间作用力：分子间作用力大，柔顺性差：氢键（刚性）极性非极性。e、分子链的规整性：如PE，易结晶，柔性表现不出来，呈现刚性。f、外界因素：（1）温度：温度升高，内旋转容易，柔顺性增加。如PS室温塑料，加热100以上呈柔性。顺式聚1，4丁二烯温室温橡胶，-120刚硬。（2）外加作用速度：速度缓慢时柔性，速度作用快，高分子链来不及通过内旋转而改变构象，分子链僵硬。（3）溶剂：影响高分子的形态4、高分子链的构象统计：均方末端距或根均方末端距表征其分子尺寸。a.“自由连接链”：键长固定，键角不固定，内旋转自由的理想模

13、型。；自由连接链完全伸直: hmax=nl, 注意：n是单键个键数（n=2DP1），不是聚合度DP，也不是分子式中的n。b“自由旋转链”：键长固定，键角固定（109.5），内旋转自由的理想模型。“自由旋转链”完全伸直 c“等效自由连接链”（高斯链）：将一个原来含有n个 键长为l、键角固定、旋转不自由的键组成的链，视为一个含有Z个长度b的链段组成的等效自由连接链。 hmax=Zb 在的条件下，测的无扰尺寸。对聚乙烯实验测：， Z=n/10，b8.3l。高斯链（等效自由连接链）：真实存在，以链段为研究对象； 自由连接链（或自由旋转链）：理想模型，以化学键为研究对象。高斯密度分布函数：W（x、y、z） =； 无扰尺寸：选择合适的溶剂和温度，可以使溶剂分子对高分子构象所产生的干扰不计，此时高分子链段间的相互作用等于链段与溶剂分子间的相互作用，这样的条件称为条件，在条件下测定的高分子尺寸称为无扰尺寸。无扰尺寸是高分子本身