高分子物理与化学教案第四章.ppt

高分子物理与化学教案第四章.ppt高分子物理与化学
曹晖
第四章高聚物的分子运动与热转变
溶液
固体
(微观结构)
聚集态结构
链结构
构象(形态, 大小)
近程结构
构造
构型
旋光异构
几何异构(顺反异构)
高聚物
远程结构
——
了解高聚物有着不同于低分子物质的结构特点,这是了解高聚物材料一系列特殊优异性能的基础,为了进一步使微观结构特征在高聚物材料的宏观性质(力学、电学、光学等方面性能)上表现出来,还必须弄清高聚物分子运动的规律,才能将微观结构与宏观性能相结合,才能了解高聚物结构与性能的内在联系。
所以本章是联系结构与性能的桥梁:高聚物分子运动的规律。
重要性
例如
PMMA:室温下坚如玻璃,俗称有机玻
璃,但在100℃左右成为柔软的弹性体;
橡皮:室温下是柔软的弹性体,但降温到零下100℃,便失去弹性,变为坚硬的玻璃体。
外界温度改变了,使分子运动的状况不
同,因而表现出的宏观性能也不同。
由于高聚物分子量很大,分子链既可以整条链流动,也可以进行分子链质心不变动的某些尺寸更小单元的运动,如链节和链段等。将物理状态发生转变的温度称为转变温度,主要包括无定形高聚物的玻璃化转变温度(Tg)、结晶态的熔点(Tm)以及黏流温度(Tf)等。不同的转变温度决定着高聚物不同的使用性能。
高聚物分子运动的特点
一、高聚物运动的多重性
运动单元的多重性
运动方式的多样性
运动单元
侧基
支链
链节
链段
整个分子链
运动方式
振动
转动
移动
一般情况下,把链段等小尺寸运动单元的运动称为微布朗运动,这些运动只引起链的构象的改变。整链运动则称为布朗运动,以分子链质心变动为特征。
高分子链的整体运动
像小分子一样,高分子链作为一个整体也能做质量中心的移动。高聚物熔体的流动就是高分子链整体运动的宏观表现。高分子链的整体运动与熔融加工过程关系密切。
链段的运动
高分子链在保持其质量中心不变的情况下,一部分链段通过单键内旋转而相对于另一部分链段的运动。通过链段运动使大分子发生伸展或卷曲的构象变化,如宏观上的橡皮的拉伸、回缩。高分子的链段运动与高分子材料使用性能密切相关。它是宏观上高聚物从玻璃态转变到高弹态或相反过程的重要指标。