高分子物理知识点总结.pptx

高分子物理知识点总结.pptx高分子物理期中总结
高分子链结构
:高分子是由许许多多结构单元组成的,每一结构单元相当于一个小分子,相互间以化学键连接
高分子的分子量很大且有多分散性
高分子主链有一定的内旋转自由度,从而赋予主链一定的柔性,由于分子热运动,链的形状不断改变
结构单元间的Van de walls力非常重要
交联可以使高分子的性能发生很大变化
高分子的聚集态有晶态和非晶态之分,晶态比小分子的有序度低,非晶态比小分子的有序度高
高分子各结构层次之间既有区别又有联系
高分子结构是包括各个层次的综合概念,高分子的性能也是各个层次结构对性能贡献的综合表现
高分子结构层次繁多、复杂,给其性能调节和改善带来机会
合成:一次结构
加工:二、三次结构
配混:高次结构
高分子结构
链结构
聚集态结构(三次结构)
高次结构





(分子量及分布)
(刚柔性)




碳链高分子:
这类高聚物不易水解,易加工,易燃烧,易老化,耐热性较差。
杂链高分子:
这类聚合物是由缩聚反应或开环聚合而成的,因主链带极性,易水解,醇解或酸解
优点:耐热性好,强度高
缺点:易水解
这类聚合物主要用作工程塑料
元素有机高分子:
主链无C,但侧基含有机取代基
这类高聚物的特点是具有无机物的热稳定性,有机物的弹性和塑性。但强度较低。
无机高分子:
全部由非C原子构成
梯型聚合物:
梯形聚合物的特点:热稳定性好,因为受热时链不易被打断,即使几个链断了,只要不在同一个梯格中不会降低分子量。
支化
对聚合物性能的影响:
结晶性、柔顺性、硬度、密度、熔点等;短支链——规整性、结晶度、密度、熔点等;长支链——主要影响溶解性能和熔体性能
交联
交联:不溶、不熔,一般使强度、热稳定性提高,热固性树脂、硫化橡胶均为交联高分子材料
橡胶的硫化
饱和烃类聚合物的交联
通过自由基(如:辐射交联)
分子的立体构型不同,导致材料性能差异
PS:
等规PS:规整度高,能结晶,Tm=240 °C ,不易溶解
无规PS:软化点80 °C ,溶于苯
PP:
等规PP: Tm=175 °C ,坚韧可纺丝,也可作工程塑料
无规PP:性软,无实际用途
立构规整一般是聚合物结晶的必要条件
支链聚合物:
有多个端基,采用均方旋转半径表示
对于高斯链:
高斯链: 高分子链段分布符合高斯分布函数的高分子链,也称为等效自由结合链
高分子链的构象统计
意义:
表征高分子尺寸
间接判断高分子链柔性的大小
均方末端距的几何计算法
自由连接链: 键长l固定,键角θ不固定,内旋转自由的理想模型。
不考虑键角的限制和位垒的障碍,每个高分子链是由很多化学键自由连接而成,每个键在任何方向取向的几率都相等。
化学键之间自由连接,无规取向。
几何方法计算自由连接链的均方末端距:

n —单键个数(高分子:很大)
l —键长
自由连接链完全伸直时的均方末端距: h=nl>> ,
均方末端距的统计计算法
W(h)-h之间的关系如右图: h有极大值h*
求导后:可得h极值h*:
末端距为h*时,出现的机会最多,出现的概率最大:
高分子柔性的大小,有定性和定量表示两个方面
1、内旋转位垒( △E): △E高,柔性差
2、构象数(ω):ω越大,柔性越大
3、构象熵(S):S=klnω
ω→1 S →0 高分子链呈刚性
ω→∞ S→∞高分子链很柔
1< ω< ∞ 0<S< ∞高分子刚性适中
熵增原理:自然界的一切过程都自发的朝熵值增大的方向发展。S↑,体系越稳定,所以孤立的柔性高分子链总是采取卷曲状态构象。
4、链段长度(数):M一定,链段越长,链段数越小, 柔性差;反之亦反。Le=h伸展链刚
5、h2和S2: 它们越小,柔性越好
6、玻璃化温度Tg:链段长,Tg高,柔性差。这是宏观上衡量柔性的办法。要求测试Tg的条件,方法均相同。
高分子柔性的表征
构型旋光异构;几何异构;
构象(高分子的柔顺性) 反式;旁氏;
小结
自由结合链--------自由旋转链---------------等效自由链
引出了链段概念
很接近实际情况下的线型高分子链
高斯链
为了数学处理的方便
链尾出现在离链首段的距离为h处的小体积元dxdydzn内的几率函数为高斯函数
高分子尺寸(末端距)
末端距---------线型分子
回转半径--------线型分子和枝分子
均方末端距=6均方回转半径--------高斯链
均方末端距=12均方回转半径--------完全刚性棒状分子