高分子物理
第一章高分子链的结构与形态
本章的重点是分子链的近程结构和远程结构,难点是分子链末端距的统计理论。分子链的柔顺性及其表征方法等概念,初步了解末端距的统计理论。
主要内容:
第一节:绪论
各层次结构的关系以及各层次结构的内容。
第二节:高分子链的化学结构
学习并掌握聚合物结构单元的化学组成;线性烯类均聚物的各种键接结构;多官能度单体聚合物的支化和交联结构;共聚物的序列分布结构;分子链的构型和几何异构。
第三节:高分子链的尺寸和形态
学习并掌握分子链的内旋转、构象和内旋转位垒及其产生的原因;高分子链柔顺性的本质及其表征方法;影响高分子链柔顺性的重要因素,包括内因和外因。
第四节:高分子链的构象统计
学习并了解高分子链均方末端矩的几何算法和统计算法,掌握高分子链柔顺性的表征方法。
习题与思考题
1.概括高分子的结构层次
2什么叫构象?什么叫构型?
3.链段的定义。
4等效自由结合连定义分子链的柔顺性;均方末端局末端距表征,其表征方法有哪些?
第二章高分子的凝聚态结构
本章主要讲授高分子凝聚态结构的类型和结构模型。重点是结晶高聚物的结构模型,介绍高分子的非晶态结构、取向态结构、高分子液晶及共混高分子的织态结构。主要内容:第一节高分子间的作用力
内聚能密度的概念,及内聚能对材料性能的影响。
第二节高聚物的结晶晶体结构和形态
讲授内容主要包括晶体结构的基本概念,晶态高聚物的结晶结构、结晶形态,高分子链在晶体中的构象。
第三节晶态高聚物的结构模型
讲授晶态高分子结构模型的种类和最新研究结果和观点。
第四节非晶态高聚物的结构模型、高聚物的取向结构
主要讲授非晶态高聚物的结构模型,取向高聚物的取向现象、取向机理、取向对物性的影响,取向度的测定及应用。
第五节高聚物的液晶结构
主要讲授内容为液晶态的结构,高分子液晶的结构和性质,高分子液晶的研究方向和应用。
教学环节:课堂讲授结合多媒体教学。
思考题
1内聚能,内聚能密度的定义。
2.结晶高聚物的结晶过程与小分子结晶过程有何不同?在形态上又有何不同。
3.结晶度及其测定方法。
4.液晶及分类。
第三章:高分子溶液
聚合物溶解过程的特点及其热力学依据,要求学生牢固掌握渗透平衡、溶度参数、混合熵、混合自由能、Flory温度的基本概念及其应用。
主要内容:
第一节:高聚物的溶解
学习并掌握高分子溶液的类型、高聚物溶解过程的特点,溶剂的选择规则以及高聚物溶解过程热力学。
第二节:高分子稀溶液的热力学
学习并掌握Flory-Huggins高分子溶液理论;Flory-krigbaum稀溶液理论;交联高聚物的溶胀平衡;掌握Flory温度的概念和意义。
习题与思考题
1.什么是溶度参数?如何测定聚合物的溶度参数?
2.什么是Flory温度?有哪些实验方法可以测定Flory温度?
3.Huggins参数χ1的物理意义是什么?χ1与溶剂性质、温度等有何关系?
第四章:高聚物的分子量和分子量分布
高聚物分子量的统计意义和分子量的测定方法,要求学生掌握数均分子量和重均分子量、Z均分子量的统计意义及其相互关系,掌握常用数均分子量和重均分子量的测定技术和方法,并掌握粘度法测聚合物粘均分子量的方法及原理。。
主要内容:
第一节:高聚物分子量的统计意义
学习并掌握高聚物分子量的多分散性,各种统计平均分子量;平均分子量分布函数;分子量的分布宽度。
第二节:高聚物分子量的测定方法
学习并掌握端基分析法、沸点升高与冰点下降法、膜渗透压法、光散射法、粘度法、凝胶渗透色谱等各种测定分子量的方法和原理。
第三节:高聚物的分子量分布及其测定方法
学习并掌握分子量分布的图解表示法和分布函数表示法,分子量分级的各种实验方法及原理;
第四节:凝胶色谱法
学习并掌握凝胶渗透色谱的分离机理——体积排除理论,仪器原理,载体要求与柱效,实验数据处理以及普适标定曲线的使用。凝胶渗透色谱除测定聚合物分子量与分子量分布以外,重点介绍凝胶色谱与小角激光光散射联用;高聚物长链支化度的测定;共聚物组成分布与分子量分布的测定。
习题
1.分子量及分子量分布,测试方法。
1.分子量分布宽度指数和多分散系数的定义。
第五章高聚物的分子运动与转变
教学目的和要求:本章重点从结构上阐明高分子的分子运动特点,分子运动与聚合物三种力学状态的关系。要求学生掌握高分子分子运动的特点。高聚物的结晶过程和结晶动力学及热力学。高分子结构和结晶能力的关系。结晶动力学的测定方法,重点介绍Avrami方程用于高聚物的结晶过程。影响聚合物结晶的各种因素。
1.形变-温度曲线;模量-温度曲线。
2.玻璃态、结晶态高聚物的分子运动和聚集态结构有何不同,力学性能的关系如何?
3.聚合物玻璃化转变的机理是什么?
4. 测定聚合物结晶速度有哪些方法?简述其原理和主要步骤。
第六章橡胶弹性
1橡胶高弹性及本质。
2.高弹形变
3.热塑性弹性体
第七章聚合物的粘弹性
聚合物粘弹性现象、力学模型、Boltzmann叠加原理与时温等效原理;粘弹性的研究方法。
1.粘弹性定义;力学松弛;
2.蠕变和蠕变回复,曲线中各段的分子运动机理。
3.力学模型;Boltzmann叠加原理;时温等效原理;
4.测定高聚物黏弹性的实验方法有哪些?
第八章聚合物的屈服与断裂
高聚物的应力—应变曲线;非晶态高聚物的应力-应变曲线、晶态高聚物的应力-应变曲线、高聚物的屈服及屈服原理、屈服方式及屈服的影响因素。高聚物的破坏和强度;高聚物的断裂现象及其断裂机理,脆性断裂和韧性断裂,聚合物的强度及影响因素,聚合物得增强和增韧改性方法及机理。
1.应力—应变曲线;影响因素,温度和拉伸速率。
2.高聚物的屈服及屈服原理
3.非晶态高聚物的强迫高弹性
4. 脆性断裂和韧性断裂。
5. 聚合物得增强和增韧改性方法
第九章高聚物熔体的流变性
本章主要讲授剪切力作用下高聚物熔体的流动特征、流动曲线、流体黏度的表示和熔体切黏度的影响因素和测试方法、高聚物的熔体弹性表现等。要求学生掌握聚合物粘性流动的特点;牛顿流体和非牛顿流体;高聚物流体的流动规律,学会控制和改善聚合物熔体粘度和弹性效应。
第一节高聚物的流动特性
主要讲授:学习聚合物熔体流动的特点和影响流动的各种因素,学会通过分子结构判断
流动性好坏并指导加工。牛顿流体和非牛顿流体;高聚物流体的流动规律。
第二节高聚物的熔体的黏度和弹性表现
主要讲授:聚合物熔体粘度的表示方法、测定方法、影响因素及分子解释;聚合物熔体的弹性表现。学会控制和改善聚合物熔体粘度和弹性效应。
学时:4学时
教学环节:课堂讲授结合多媒体教学。
思考题:
1.流动曲线的定义;流体种类及流变性为。
2.高聚物熔体流动特点和影响因素是什么?
3.粘流活化能定义。
4.影响熔体粘度的因素。
5.剪切黏度的定义测定手段有哪些?
6.高聚物熔体的弹性表现有哪些?原因是什么?
第九章高聚物的电学性能
教学目的和要求:本章主要讲授聚合物的电学性能与分子结构的关系,为改善聚合物的电学性能和研究、开发具有特殊电性能的聚合物从理论上打下基础。
要求学生掌握聚合物的介电性能及介电性能与分子结构的关系。
第一节聚合物的极化和介电性质
主要讲授:电介质在电场中的极化现象,高分子电介质极化现象的分子解释,介电常数与分子极化率的关系,聚合物介电常数与结构的关系。介电损耗的意义及产生的原因,介电损耗的表征,影响聚合物介电损耗的因素、高聚物的介电松弛谱,高聚物的驻极体和热释电流,用介电性研究聚合物性能的方法。
第二节高聚物的导电性
主要讲授:材料导电性的表征,高聚物导电的特点,高聚物绝缘体,半导体和导体。讲授表面电阻率和体积电阻率,高聚物导电性与分子结构的关系及影响聚合物导电性的其他因素。
第三节高聚物的电击穿
本节主要讲授:介电击穿现象和介电强度,高聚物介电击穿的机理和实际击穿强度。
第四节高聚物的静电现象
本节主要讲授:静电起电的机理、静电的危害和防止、聚合物静电改性。
教学环节:课堂讲授结合多媒体教学。
思考题:
1.极化,介电常数,介电损耗
2.聚合物介电常数和介电损耗与聚合物分子结构、聚集态结构的关系。
高分子物理知识点总结 导读:我根据大家的需要整理了一份关于《高分子物理知识点总结》的内容,具体内容:高分子物理是研究高分子物质物理性质的科学。下面我给你分享,欢迎阅读。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... 高分子物理是研究高分子物质物理性质的科学。下面我给你分享,欢迎阅读。 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。这种不规则的卷曲的高分子构象称为无规线团。 高分子链的内旋转并不是完全自由的,有键角和空间位阻的限制。 自由结合链的内旋转没有键角和位垒限制;自由旋转链有键角限制,但没有空间位阻的限制。自由结合链和自由旋转链都是假想的理想链,实际中是不存在的。 实际的高分子链既不是自由结合链,也不是自由旋转链,但可以看作是一个等效的自由结合链。 柔顺性:高分子链能够改变其构象的性质 末端距:线性高分子的一端到另一端的距离 内聚能:克服分子间的作用力,把1mol液体或者固体移到其分子间的引力范围之外所需要的能量(单位体积内的内聚能则称为内聚能密度) 聚合物在不同的条件下结晶,可以形成不同的形态。 聚合物的单晶一般只能在极稀溶液中(浓度小于0.1%)缓慢结晶才能形成。
一、单项选择题 1.高分子的基本运动是( B )。 A.整链运动 B.链段运动 C.链节运动 2.下列一组高聚物分子中,柔性最大的是( A )。 A.聚氯丁二烯 B.聚氯乙烯 C.聚苯乙烯 3. 下列一组高聚物中,最容易结晶的是( A ). A.聚对苯二甲酸乙二酯 B. 聚邻苯二甲酸乙二酯 C. 聚间苯二甲酸乙二酯 4.模拟线性聚合物的蠕变全过程可采用( C )模型。 A.Maxwell B. Kelvin C. 四元件 5.在半晶态聚合物中,发生下列转变时,判别熵值变大的是( A )。 (1)熔融(2)拉伸取向(3)结晶(4)高弹态转变为玻璃态 6.下列一组高聚物分子中,按分子刚性的大小从小到大的顺序是( ADBFC )。 A.聚甲醛; B.聚氯乙烯; C.聚苯乙烯; D. 聚乙烯;F. 聚苯醚 7..假塑性流体的特征是( B )。 A.剪切增稠 B.剪切变稀 C.粘度仅与分子结构和温度有关 8.热力学上最稳定的高分子晶体是( B )。 A.球晶 B.伸直链晶体 C.枝晶 9.下列高聚物中,只发生溶胀而不能溶解的是( B )。 A. 高交联酚醛树脂; B. 低交联酚醛树脂; C.聚甲基丙稀酸甲脂 10.高分子-溶剂相互作用参数χ 1 ( A )聚合物能溶解在所给定的溶剂中 A. χ 1<1/2 B. χ 1 >1/2 C. χ 1 =1/2 11.判断下列叙述中不正确的是( C )。 A.结晶温度越低,体系中晶核的密度越大,所得球晶越小; B.所有热固性塑料都是非晶态高聚物; C.在注射成型中,高聚物受到一定的应力场的作用,结果常常得到伸直链晶体。 12. 判断下列叙述中不正确的是( C )。 A.高聚物的取向状态是热力学上一种非平衡态;
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。 这种不规则的卷曲的高分子构象称为无规线团。 高分子链的内旋转并不是完全自由的,有键角和空间位阻的限制。 自由结合链的内旋转没有键角和位垒限制;自由旋转链有键角限制,但没有空间位阻的限制。 自由结合链和自由旋转链都是假想的理想链,实际中是不存在的。 实际的高分子链既不是自由结合链,也不是自由旋转链,但可以看作是一个等效的自由结合链。 柔顺性:高分子链能够改变其构象的性质 末端距:线性高分子的一端到另一端的距离 内聚能:克服分子间的作用力,把1mol液体或者固体移到其分子间的引力范围之外所需要的能量(单位体积内的内聚能则称为内聚能密度)
选择题 1、聚苯乙烯分子中可能呈现的构象是(A )。 A、无规线团 B、折叠链 C、螺旋链 2、比较一下聚合物的流动性,哪个最好(C )。 A、MI=0.1 B、MI=1 C、MI=10 3、当Mark公式中α为以下何值时,高分子溶液处于θ状态(A )。 A、α=0.5 B、α=0.8 C、α=2 4、以下哪个溶剂是θ溶剂(B )。 A、χ1=0.1 B、χ1=0.5 C、χ1=0.9 5、以下哪种材料的密度最大(B )。 A、高压聚乙烯 B、低压聚乙烯 C、聚丙烯 6、以下哪种方法可以测定绝对相对分子质量(B )。 A、VPO B、膜渗透法 C、GPC 7、结晶度增加,以下哪种性能增加(B )。 A、透明性 B、抗张强度 C、冲击强度 8、WLF方程不能用于(B )。 A、测粘度 B、测结晶度 C、测松弛时间 9、球晶的制备应从(B )。 A、稀溶液 B、熔体 C、高温高压下 10、四元件模型用于模拟(B )。 A、应力松弛 B、蠕变 C、内耗 11、所有聚合物在在玻璃化转变时,自由体积分数均等于(C )。 A、0.5% B、1% C、2.5% 12、高聚物的应力-应变曲线中哪个阶段表现出强迫高弹性(A )。 A、大形变 B、应变硬化 C、断裂 13、一般地说,哪种材料需要较高程度的取向(C )。 A、橡胶 B、塑料 C、纤维 14、对极性高分子,选择溶剂应采用哪一原则更为准确(B )。 A、极性相似原理 B、溶剂化原则 C、δ相近原则 15、结晶度不能用以下哪种方法测定(B )。 A、膨胀计法 B、双折射法 C、热分析法
16、玻璃化转变温度不能用以下哪种仪器测定(C )。 A、膨胀计 B、扭辫仪 C、熔融指数仪 17、3.4次方幂律适用于( C )。 A、缩聚物 B、低相对分子质量加聚物 C、高相对分子质量加聚物 18、已知[η]=KM,判断以下哪一条正确(C )。 A、Mη=M n B、Mη=M w C、Mη=M n= M Z=M w 19、同一高分子样品测定相对分子质量,以下结果哪个正确(C )。 A、粘度法大于光散射法 B、VPO大于粘度法 C、粘度法大于端基分析法 20、高聚物为假塑性流体,其粘度随剪切速率的增加而(B )。 A、增加 B、减少 C、不变 21、以下哪种聚合物不存在旋光异构体(B )。 A、聚丙烯 B、聚异丁烯 C、聚异戊二烯 22、非结晶性高聚物的应力-应变曲线不存在以下哪个阶段(B )。 A、屈服 B、细颈化 C、应变软化 23、PS中苯基的摇摆不属于(C )。 A、次级松弛 B、Tβ转变 C、Tα转变 24、对交联高聚物,以下的力学松弛行为哪一条正确(A )。 A、蠕变能回复到零 B、应力松弛时应力能衰减到零 C、可用四元件模型模拟 25、PET淬火样品处于(A )。 A、非晶玻璃态 B、半结晶态 C、皮革态 26、交联橡胶以下哪一条不正确(C )。 A、形变很小时符合胡克定律 B、具有熵弹性 C、拉伸时吸热 27、以下使T g增加的因素哪个不正确( B )。 A、压力增加 B、主链杂原子密度增加 C、主链芳环增加 28、以下材料哪个内耗最小(C )。 A、天然橡胶 B、丁基橡胶 C、顺丁橡胶 29、以下哪种聚合物不存在T g( C )。 A、齐聚物 B、低结晶度且高相对分子质量 C、低相对分子质量且高交联度 30、纤维与塑料、橡胶相比(A )。 A、强度较大 B、相对分子质量较大 C、内聚能密度较小 31、刚性增加时,以下哪条不正确(A )。
高分子物理重要知识点 第一章高分子链的结构 1.1高分子结构的特点和内容 高分子与低分子的区别在于前者相对分子质量很高,通常将相对分子质量高于约1万的称为高分子,相对分子质量低于约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)。一般高聚物的相对分子质量为104~106,相对分子质量大于这个范围的又称为超高相对分子质量聚合物。 英文中“高分子”或“高分子化合物”主要有两个词,即polymers和Macromolecules。前者又可译作聚合物或高聚物;后者又可译作大分子。这两个词虽然常混用,但仍有一定区别,前者通常是指有一定重复单元的合成产物,一般不包括天然高分子,而后者指相对分子质量很大的一类化合物,它包括天然和合成高分子,也包括无一定重复单元的复杂大分子。 与低分子相比,高分子化合物的主要结构特点是: (1)相对分子质量大,由很大数目的结构单元组成,相对分子质量往往存在着分布; (2)主链有一定的内旋自由度使分子链弯曲而具有柔顺性; (3)高分子结构不均一,分子间相互作用力大; (4)晶态有序性较差,但非晶态却具有一定的有序性。 (5)要使高聚物加工成为有用的材料,需加入填料、各种助剂、色料等。 高分子的结构是非常复杂的,整个高分子结构是由不同层次所组成的,可分为以下三个主要结构层次(见表1-1): 表1-1高分子的结构层次及其研究内容 由于高分子结构的如上特点,使高分子具有如下基本性质:比重小,比强度高,弹性,可塑性,耐磨性,绝缘性,耐腐蚀性,抗射线。 此外,高分子不能气化,常难溶,粘度大等特性也与结构特点密切相关。 1.2高分子链的近程结构 高分子链的化学结构可分为四类: (1)碳链高分子,主链全是碳以共价键相连:不易水解 (2)杂链高分子,主链除了碳还有氧、氮、硫等杂原子:由缩聚或开环得到,因主链由极性而易水解、醇解或酸解(3)元素有机高分子,主链上全没有碳:具有无机物的热稳定性及有机物的弹性和塑性 (4)梯形和螺旋形高分子:具有高热稳定性 由单体通过聚合反应连接而成的链状分子,称为高分子链。聚合度:高分子链中重复单元的数目; 除结构单元的组成外,端基对聚合物的性能影响很大:提高热稳定性 链接结构是指结构单元在高分子链的联接方式(主要对加聚产物而言,缩聚产物的链接方式一般是明确的)。
高物第一章习题 1.测量数均分子量,不可以选择以下哪种方法:(B)。 A.气相渗透法B.光散射法C.渗透压法D.端基滴定法 2.对于三大合成材料来说,要恰当选择分子量,在满足加工要求的前提下,尽量( B )分子量。 A.降低 B.提高 C.保持 D.调节 3.凝胶色谱法(GPC)分离不同分子量的样品时,最先流出的是分子量(大)的部分,是依据(体积排除)机理进行分离的。 4.测量重均分子量可以选择以下哪种方法:(D) A.粘度法B.端基滴定法C.渗透压法D.光散射法 5. 下列相同分子量的聚合物,在相同条件下用稀溶液粘度法测得的特性粘数最大的为( D ) (A)高支化度聚合物(B)中支化度聚合物(C)低支化度聚合物(D)线性聚合物 6. 内聚能密度:定义克服分子间作用力,1mol的凝聚体汽化时所需的能量为内聚能密度,表征分子间作用力的强弱。 7. 同样都是高分子材料,在具体用途分类中为什么有的是纤维,有的是塑料,有的是橡胶?同样是纯的塑料薄膜,为什么有的是全透明的,有的是半透明的? 答:(1)塑料橡胶的分类主要是取决于使用温度和弹性大小。塑料的使用温度要控制在 玻璃化温度以下且比Tg室温低很多。 而橡胶的使用温度控制在玻璃化温度以上且Tg比室温高很多,否则的话,塑料就软 化了,或者橡胶硬化变脆了,都无法正常使用。玻璃化温度你可以理解为高分子材料由 软变硬的一个临界温度。塑料拉伸率很小,而有的橡胶可以拉伸10倍以上。 纤维是指长径比大于100以上的高分子材料,纤维常用PA(聚酰胺)等材料,这类材料有分子间和分子内氢键,结晶度大,所以模量和拉伸强度都很高,不容易拉断。 (2)结晶的高聚物常不透明,非结晶高聚物通常透明。不同的塑料其结晶性是不同的。加工条件不同对大分空间构型有影响,对结晶有影响,这些都能导致透明性不同。大多数聚合物是晶区和非晶区并存的,因而是半透明的。 8. 在用凝胶渗透色谱方法测定聚合物分子量时,假如没有该聚合物的标样,但是有其它聚合物的标样, 如何对所测聚合物的分子量进行普适标定?需要知道哪些参数? 参考答案:可以用其它聚合物标样来标定所测聚合物的分子量。当淋洗体积相同时,二者的特性粘数与分子量的乘积相等,即: 根据Mark-Houwink 所以需要知道被测聚合物和标样的K,a值(在GPC实验所用的溶剂中)
高分子物理重要知识点 (1人评价)|95人阅读|8次下载|举报文档 高分子物理重要知识点 (1人评价)|96人阅读|8次下载|举报文档 1 高分子物理重要知识点第一章高分子链的结构 1.1高分子结构的特点和内容高分子与低分子的区别在于前者相对分子质量很高,通常将相对分子质量高于约1万的称为高分子,相对分子质量低于约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)。一般高聚物的相对分子质量为104~106,相对分子质量大于这个范围的又称为超高相对分子质量聚合物。英文中“高分子”或“高分子化合物”主要有两个词,即polymers和Macromolecules。前者又可译作聚合物或高聚物;后者又可译作大分子。这两个词虽然常混用,但仍有一定区别,前者通常是指有一定重复单元的合成产物,一般不包括天然高分子,而后者指相对分子质量很大的一类化合物,它包括天然和合成高分子,也包括无一定重复单元的复杂大分子。与低分子相比,高分子化合物的主要结构特点是:(1)相对分子质量大,由很大数目的结构单元组成,相对
分子质量往往存在着分布;(2)主链有一定的内旋自由度使分子链弯曲而具有柔顺性;(3)高分子结构不均一,分子间相互作用力大;(4)晶态有序性较差,但非晶态却具有一定的有序性。(5)要使高聚物加工成为有用的材料,需加入填料、各种助剂、色料等。高分子的结构是非常复杂的,整个高分子结构是由不同层次所组成的,可分为以下三个主要结构层次(见表1-1):表1-1高分子的结构层次及其研究内容 名称内容备注链结构一级结构(近程结构)结构单元的化学组成键接方式构型(旋光异构,几何异构)几何形状(线形,支化,网状等)共聚物的结构指单个大分子与基本结构单元有关的结构二级结构(远程结构)构象(高分子链的形状)相对分子质量及其分布指由若干重复单元组成的链段的排列形状三级结构(聚集态结构、聚态结构、超分子结构)晶态非晶态取向态液晶态织态指在单个大分子二级结构的基础上,许多这样的大分子聚集在一起而成的聚合物材料的结构由于高分子结构的如上特点,使高分子具有如下基本性质:比重小,比强度高,弹性,可塑性,耐磨性,绝缘性,耐腐蚀性,抗射线。此外,高分子不能气化,常难溶,粘度大等特性也与结构特点密切相关。 1.2高分子链的近程结构高分子链的化学结构可分为四类:(1)碳链高分子,主链全是碳以共价
构象: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 柔性: 高分子链中单键内旋的能力; 高分子链改变构象的能力; 高分子链中链段的运动能力; 高分子链自由状态下的卷曲程度。 链段:两个可旋转单键之间的一段链,称为链段 影响柔性因素: 1支链长,柔性降低;交联度增加,柔顺性减低。 2一般分子链越长,构象数越多,链的柔顺性越好。 3分子间作用力越大,聚合物分子链所表现出的柔顺性越小。分子链的规整性好,结晶,从而分子链表现不出柔性。 控制球晶大小的方法: 1控制形成速度; 2采用共聚方法,破坏链的均一性和规整性,生成较小的球晶; 3外加成核剂,可获得小甚至微小的球晶。 聚合物的结晶形态: 1单晶:稀溶液,慢降温,螺旋生长 2球晶:浓溶液或熔体冷却 3树枝状晶:溶液中析出,低温或浓度大,分子量大时析出; 4纤维状晶:存在流动场,分子量伸展,并沿流动方向平行排列; 5串晶:溶液低温,边结晶边搅拌; 6柱晶:熔体在应力作用下冷却结晶; 7伸直链晶:高压下融融结晶,或熔体结晶加压热处理。 结晶的必要条件: 1内因: 化学结构及几何结构的规整性; 2外因:一定的温度、时间。 结晶速度的影响因素: 1温度——最大结晶温度:低温有利于晶核形成和稳定,高温有利于晶体生长; 2压力、溶剂、杂质:压力、应力加速结晶,小分子溶剂诱导结晶; 3分子量:M 小结晶速度块,M 大结晶速度慢; 熔融热焓?H m :与分子间作用力强弱有关。作用力强,?H m 高 熔融熵?S m :与分子间链柔顺性有关。分子链越刚,?S m 小 聚合物的熔点和熔限和结晶形成的温度T c 有一定的关系: 结晶温度Tc 低(< Tm ),分子链活动能力低,结晶所得晶体不完善,从而熔限宽,熔点低; 结晶温度Tc 高(~ Tm ),分子链活动力强,结晶所得晶体更加完善,从而熔限窄,熔点高。 取向:在外力作用下,分子链沿外力方向平行排列。聚合物的取向现象包括分子链、链段的取向以及结晶聚合物的晶片等沿特定方向的择优排列。 取向机理: 1高弹态:单键的内旋转。外力作用下,链段取向;外力解除,链段解取向 2粘流态:高分子各链段的协同运动。外力作用下,分子链取向;外力解除,分子链解取向 3结晶高聚物:非晶区取向,可以解取向;晶粒取向,不易解取向 取向度: 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, θ θθ22sin 2 3 1)1cos 3(2 1-=-=f
1、聚苯乙烯分子中可能呈现的构象是()。 A、无规线团 B、折叠链 C、螺旋链 2、比较一下聚合物的流动性,哪个最好()。 A、MI=0.1 B、MI=1 C、MI=10 3、当Mark公式中α为以下何值时,高分子溶液处于θ状态()。 A、α=0.5 B、α=0.8 C、α=2 4、以下哪个溶剂是θ溶剂()。 A、χ1=0.1 B、χ1=0.5 C、χ1=0.9 5、以下哪种材料的密度最大()。 A、高压聚乙烯 B、低压聚乙烯 C、聚丙烯 6、以下哪种方法可以测定绝对相对分子质量()。 A、VPO B、膜渗透法 C、GPC 7、结晶度增加,以下哪种性能增加()。 A、透明性 B、抗张强度 C、冲击强度 8、WLF方程不能用于()。 A、测粘度 B、测结晶度 C、测松弛时间 9、球晶的制备应从()。 A、稀溶液 B、熔体 C、高温高压下 10、四元件模型用于模拟()。 A、应力松弛 B、蠕变 C、内耗 11、所有聚合物在在玻璃化转变时,自由体积分数均等于()。 A、0.5% B、1% C、2.5% 12、高聚物的应力-应变曲线中哪个阶段表现出强迫高弹性()。 A、大形变 B、应变硬化 C、断裂 13、一般地说,哪种材料需要较高程度的取向()。 A、橡胶 B、塑料 C、纤维 14、对极性高分子,选择溶剂应采用哪一原则更为准确()。 A、极性相似原理 B、溶剂化原则 C、δ相近原则 15、结晶度不能用以下哪种方法测定()。 A、膨胀计法 B、双折射法 C、热分析法 16、玻璃化转变温度不能用以下哪种仪器测定()。
A、膨胀计 B、扭辫仪 C、熔融指数仪 17、3.4次方幂律适用于( )。 A、缩聚物 B、低相对分子质量加聚物 C、高相对分子质量加聚物 18、已知[η]=KM,判断以下哪一条正确()。 A、Mη=M n B、Mη=M w C、Mη=M n= M Z=M w 19、同一高分子样品测定相对分子质量,以下结果哪个正确()。 A、粘度法大于光散射法 B、VPO大于粘度法 C、粘度法大于端基分析法 20、高聚物为假塑性流体,其粘度随剪切速率的增加而()。 A、增加 B、减少 C、不变 21、以下哪种聚合物不存在旋光异构体()。 A、聚丙烯 B、聚异丁烯 C、聚异戊二烯 22、非结晶性高聚物的应-应变曲线不存在以下哪个阶段()。 A、屈服 B、细颈化 C、应变软化 23、PS中苯基的摇摆不属于()。 A、次级松弛 B、Tβ转变 C、Tα转变 24、对交联高聚物,以下的力学松弛行为哪一条正确()。 A、蠕变能回复到零 B、应力松弛时应力能衰减到零 C、可用四元件模型模拟 25、PET淬火样品处于()。 A、非晶玻璃态 B、半结晶态 C、皮革态 26、交联橡胶以下哪一条不正确()。 A、形变很小时符合胡克定律 B、具有熵弹性 C、拉伸时吸热 27、以下使T g增加的因素哪个不正确()。 A、压力增加 B、主链杂原子密度增加 C、主链芳环增加 28、以下材料哪个内耗最小()。 A、天然橡胶 B、丁基橡胶 C、顺丁橡胶 29、以下哪种聚合物不存在T g()。 A、齐聚物 B、低结晶度且高相对分子质量 C、低相对分子质量且高交联度 30、纤维与塑料、橡胶相比()。 A、强度较大 B、相对分子质量较大 C、内聚能密度较小 31、刚性增加时,以下哪条不正确()。 A、T b增加 B、T f增加 C、T g~T b增加
UNIT1.碳链高分子:主链全部由C以共价键相连接;杂链:主链含C,以及O、S等两种或以上的原子以共价键相连接;构造:聚合物分子的各种形状(线形、枝化、交联、梯形、螺旋)构型:由化学键固定的原子在空间几何排列;构像:原子或原子团绕单键内旋转所产生的空间排布。旋光异构体:结构单元为-CH2-CHX-型,包含一个不对称C,所形成的异构体;分为全同:取代基都在主平面一侧或都由一种旋光异构单元键接而成;间同:相间分布于或两种交替链接;无规:不规则分布或两种无规链接。链段:高分子链中的单键旋转时互相牵制,一个键转动,要带动附近的一段链一起运动,把若干个键组成的一段链作为一个独立运动的单元。自由连结链:一个孤立高分子链在旋转时不考虑键角限制和位垒的障碍,每个分子由足够过的不占有体积的化学键自由结合而成的,每个键在任方向取向几率相等的理想模型。自由旋转链:分子链中每个键在键角所允许的方向自由转动,不考虑空间位阻对旋转的影响;等效自由:将一个原来有n个键长为l键角固定旋转不自由的键组成的链可视为Z个长度为b的自由结合链段的的高分子链;链的柔性:分子链能够改变其构象的性质.(不但高分子本身是一个独立运动单元,而且在每个高分子中还存在能独立运动的小单元,他们热运动的结果 使链有强烈的卷曲倾向,这是大分子链具备柔性的最根本内在原因)柔性实质:构象数增,S增,分子链卷曲程度增,分子链在无外力作用下总是自发采取卷曲形态,使构象熵最大。平衡态柔性:热力学平衡条件下的柔性,取决于反式与旁式构象之间的能量差ΔUtg。动态柔性:在外界条件影响下从一种平衡态构象向另一种平衡态构象转变的难易程度,转变速度取决于位能曲线上反式和旁式构象之间的位垒ΔUb与外场作用能之间的关系(ΔUb与kT).影响柔性的因素:分子结构:a主链结构1主链全部由单键组成,一般柔性较好,PE PP;不同单键,柔性不同Si-O>C-N>C-O>C-C.2有孤立双键,柔性大,顺式聚1,4-丁二烯;共轭双键,不能内旋转,分子刚性,聚乙炔,聚苯;有芳杂环,柔性差,芳香尼龙.b取代基1极性大作用力大,内旋转受阻,柔性差,PAN
构象:具有一定组成与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 柔性: 高分子链中单键内旋的能力; 高分子链改变构象的能力; 高分子链中链段的运动能力; 高分子链自由状态下的卷曲程度。 链段:两个可旋转单键之间的一段链,称为链段 影响柔性因素: 1支链长,柔性降低;交联度增加,柔顺性减低。 2一般分子链越长,构象数越多,链的柔顺性越好。 3分子间作用力越大,聚合物分子链所表现出的柔顺性越小。分子链的规整性好,结晶,从而分子链表现不出柔性。 控制球晶大小的方法: 1控制形成速度; 2采用共聚方法,破坏链的均一性与规整性,生成较小的球晶; 3外加成核剂,可获得小甚至微小的球晶。 聚合物的结晶形态: 1单晶:稀溶液,慢降温,螺旋生长 2球晶:浓溶液或熔体冷却 3树枝状晶:溶液中析出,低温或浓度大,分子量大时析出; 4纤维状晶:存在流动场,分子量伸展,并沿流动方向平行排列; 5串晶:溶液低温,边结晶边搅拌; 6柱晶:熔体在应力作用下冷却结晶; 7伸直链晶:高压下融融结晶,或熔体结晶加压热处理。 结晶的必要条件: 1内因: 化学结构及几何结构的规整性; 2外因:一定的温度、时间。 结晶速度的影响因素: 1温度——最大结晶温度:低温有利于晶核形成与稳定,高温有利于晶体生长; 2压力、溶剂、杂质:压力、应力加速结晶,小分子溶剂诱导结晶; 3分子量:M小结晶速度块,M大结晶速度慢; 熔融热焓?H m :与分子间作用力强弱有关。作用力强,?H m高 熔融熵?S m:与分子间链柔顺性有关。分子链越刚,?S m小 聚合物的熔点与熔限与结晶形成的温度T c有一定的关系: 结晶温度Tc低(< Tm ),分子链活动能力低,结晶所得晶体不完善,从而熔限宽,熔点低; 结晶温度Tc高(~ Tm ),分子链活动力强,结晶所得晶体更加完善,从而熔限窄,熔点高。 取向:在外力作用下,分子链沿外力方向平行排列。聚合物的取向现象包括分子链、链段的取向以及结晶聚合物的晶片等沿特定方向的择优排列。 取向机理: 1高弹态:单键的内旋转。外力作用下,链段取向;外力解除,链段解取向 2粘流态:高分子各链段的协同运动。外力作用下,分子链取向;外力解除,分子链解取向 3结晶高聚物:非晶区取向,可以解取向;晶粒取向,不易解取向 取向度: 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,不论组分就是否以化学键相连接 θ θ θ 2 2sin 2 3 1 )1 cos 3( 2 1 - = - = f
第一章 高分子的链结构 1.1 高分子结构的特点和内容 高聚物结构的特点: 1. 是由多价原子彼此以主价键结合而成的长链状分子,相对分子质量大,相对分子质量往往存着分布。 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 高分子的近程结构 (,)(,)??????????????????????????????????????????????????????????? 结构单元的化学组成结构单元键接方式 结构单元空间立构近程结构支化高分子链结构交联结构单元键接序列高聚物结构高分子链尺寸分子量均方半径和均方末端距远程结构高分子链的形态构象柔性与刚性非晶态结构晶态结构高分子聚集态结构液晶结构 取向结构多相结构 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. 近程结构:指链结构单元的化学组成,键接方式,空间方式,空间立构,支化和交联,序列结构等问题. 共聚物:由两种以上单体所组成的聚合物. 有规立构聚合物:指其化学结构单元至少含有一个带有两个不同取代原子或基团的主链碳原子,并且沿整个分子链环绕这种碳原子是有规律的. 全同立构:高分子全部由一种旋光异构单元键接而成. 间同立构:由两种旋光异构单元交替键接. 无规立构:两种旋光异构单元完全无规则键接时. 等规度:高聚物中含有全同立构和间同立构的总的百分数. 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~. 键接结构:是指结构单元在高分子链中的连接方式. 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:通常用相邻两个交联点之间的链的平均分子量Mc 来表示. 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 高分子的远程结构 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. 遥爪高分子:是端基具有特定反应性技的聚合物.