高分子物理1-4资料整理

1、第一章 高分子的链结构一、名词解释1、高分子链结构:单个高分子的结构和形态。 高分子的聚集态结构：高分子凝聚在一起形成的高分子材料本体的内部结构。2、近程结构：是构成高分子的最基本微观结构，包括其组成和构型。 远程结构：大分子链的构象，即空间结构，以及链的柔顺性等。3、链段：高分子链可看作是由多个包含i个键的段落自由连接组成，这种段落称为链段。 链节：重复单元4、静态链柔性: 高分子链处于热力学稳定状态时的蜷曲程度。动态链柔性: 高分子链从一种平衡构象状态转变到另一种平衡构象状态的难易程度。5、均方末端距: 线形高分子链的一端到另一端的直线距离,以h表示，h2即为均方末端距。 均方回转半径：旋

2、转半径的平方值的平均。（旋转半径支化大分子链的质量中心到各个链段的质量中心的距离，是向量。）6、自由结合链：键长l固定，键角固定，内旋转自由的理想化的模型。（键角不固定，同时不考虑内旋转位垒障碍）自由旋转链：假定链中每一个键都可以在键角所允许的方向自由转动，不考虑空间位阻对转动的影响。（键角固定，同时不考虑内旋转位垒障碍）等效自由结合链: 将真实大分子链中的链段等同于自由结合链中的化学键，这种由ne个链段组成的高分子链就是一个自由结合链。高斯链：等效自由结合链的链段分布符合高斯分布函数的高分子链。7、刚性因子（又称空间位阻参数，刚性比值）：为实测的无扰均方末端距与自由旋转链的均方末端距比值的平

3、方根。 分子无扰尺寸：在条件下测得的高分子尺寸称为无扰尺寸。（单位分子量均方末端距的平方根） 等效链段长度：以等效自由结合链描述分子尺寸。 特征比:无扰链与自由链接链均方末端距的比值。二、名词解释1、P1 2、P3 3、LDPE是低密度聚乙烯，又叫高压聚乙烯，是高压状态下自由基聚合得到的。HDPE是高密度聚乙烯，又叫低压聚乙烯。相比LDPE，密度大，强度高，硬度好。LLDPE是线性低密度聚乙烯,线性低密度聚乙烯在结构上不同于一般的低密度聚乙烯，因为不存在长支链。LLDPE的线性度取决于LLDPE和LDPE的不同生产加工过程。LLDPE通常在更低温度和压力下，由乙烯和高级的a烯烃如丁烯、己烯或辛

4、烯共聚合而生成。共聚过程生成的LLDPE聚合物具有比一般LDPE更窄的分子量分布，同时具有线性结构使其有着不同的流变特性。 4、P21 5、P23 6、见作业4第二章 高分子的聚集态结构一、名词解释1、内聚能:克服分子间作用力，1mol的凝聚体汽化时所需要的能量E 内聚能密度:单位体积的凝聚体汽化时所需要的能量。它代表了聚合物内部分子间作用力大小。2、晶胞:晶体结构的最小重复单元。无数个晶胞堆砌起来就形成了晶体。晶胞具有平行六面体的几何形状。晶型:晶胞的类型。结晶形态:由晶胞（结晶微观结构）排列堆砌形成的晶体的外观几何形状。尺寸可达几十微米。同质多晶现象:同一种聚合物在不同的结晶条件下可以形成

5、完全不同晶型的晶体3、均相成核:高分子熔体冷却过程中部分分子链依靠热运动形成有序排列的链束,成为晶核异相成核:以高分子熔体中某些外来杂质或未完全熔融的残余结晶为中心，吸附熔体中的高分子链有序排列形成晶核。4、结晶度:结晶聚合物中存在晶区和非晶区，晶区部分所占的百分含量称为结晶度。结晶程度:半结晶时间:体积收缩进行到一半时所需要的时间的倒数为此温度下的结晶速度，单位为时间-1。5、Avrami 方程: Avrami 指数:Avrami指数与成核机理和晶体生长方式有关，n成核过程的时间维数晶体生长的空间维数6、熔点:结晶高分子完全熔融时所对应的温度。熔限:从开始熔融到熔融完成的温度范围7、淬火:在

6、聚合物成型过程中将聚合物熔体迅速冷却至低温，避开快速结晶区域，从而降低结晶度和结晶完善程度，使熔点下降。退火:在聚合物成型时采用较慢的冷却速率或者成型后将制品在较高温度下进行热处理，可以使结晶充分、完善，晶粒增大，从而使制品的结晶度和熔点增加。8、结晶：分子链作三维有序的周期性排列取向: 取向单元沿某一特定方向作占优势的平行排列二、问答题1、聚合物分子间作用力有哪些？如何表示分子间作用力的大小？答：范德华力（静电力、诱导力、色散力），氢键内聚能密度 CED2、为什么聚合物只能以固态或液态存在，不能以气态存在？答：由于聚合物的分子量很大，范德华力加和的结果使得聚合物分子间用力相当大，远远超过了分

7、子链中化学键的键能。如果希望通过加热的方法将聚合物大分子相互拆开，当能量还不足以克服分子间作用力时，分子链中的化学键就会发生断裂。所以聚合物只能以固态或液态存在，不能以气态存在。3、聚合物分子在晶态中呈现何种链构象形式？如何表示螺旋链构象？答：柔性链聚合物在晶态中可以呈现平面锯齿链构象或螺旋链构象。螺旋链结构可以用HPq来表示：H是Helic的第一个字母，P代表一个等同周期中的单体单元数，而q表示每个等同周期中的螺旋圈数。4、可以用哪些参数来描述晶胞的大小和形状？如何通过晶胞参数来计算完全结晶的聚合物的密度？答：晶胞的3组棱长(即晶体的轴长)a0、b0、c0和3组棱相互间的夹角(即晶体的轴角)

8、、。 NA为阿佛加德罗常数=6.02×1023 ；V为晶胞体积;M是结构单元分子量;Z为单位晶胞中单体(即链结构单元)的数目5、聚合物的结晶形态有哪几种？它们各是在什么条件下得到的？6、测量聚合物结晶度、结晶速率、熔点的方法有哪些？各自的原理是什么？答：结晶度：密度法、X射线衍射法、差示扫描量热法、红外光谱法。结晶速率：偏光显微镜法、膨胀计法、差示扫描量热法（DSC）熔点：膨胀计法、DSC法、偏光显微镜法、X射线衍射法7、为什么结晶聚合物一般是不透明的？可以采取哪些方法来提高结晶聚合物的透明性？答：晶区中分子链排列规整，密度大于非晶区，光线通过结晶高聚物时，晶区和非晶区折射率不同，在

9、晶区界面上发生折射和反射而不能直接通过。1）降低结晶度2）使晶区密度和非晶区密度尽可能接近3）减小结晶聚合物中晶区的尺寸8、影响聚合物结晶能力的因素有哪些？分子链的结构，分子量，温度，外力作用，溶剂，杂质。9、如何用Avrami 方程处理聚合物结晶动力学？如何得到n、k、t1/2？确定其成核方式和观察结晶形态可得到n值通过测聚合物结晶到一半的时间t1/2可算出K值.t1/2可根据结晶度等于1/2时的时间，利用X射线衍射法测定，即结晶衍射峰的面积/（结晶衍射峰的面积+非晶衍射峰的面积）=1/2时的时间，根据：10、Avrami 指数n 的物理意义是什么？答：n成核过程的时间维数晶体生长的空间维数

10、11、聚合物结晶的必要条件是什么？为什么结晶速率随结晶温度呈单峰形变化？答：必要条件：1、分子链结构是对称的；2、对于含不对称中心的聚合物来说，立构规整性要好；3、分子间能形成氢键的聚合物。结晶速度与结晶温度的单峰形关系是由晶核的生成速度和晶体的生长速度对温度的依赖性不同造成的。12、拉伸可以促进结晶，它的热力学依据是什么？答：无序态S1取向态S2结晶态S3直接从无序态结晶时的熵变化S1=S3S1施加拉伸作用后结晶的熵变化S2=S3S2由于拉伸后结晶过程的熵变化S减小，使得结晶过程的自由能变化变小，结晶更容易进行，结晶速度更快。13、为什么结晶聚合物熔融时有一个较宽的熔限？答：这是由于在结晶聚

11、合物中存在着完善程度不同的晶粒：（1）晶粒的大小不同；（2）晶区内部大分子有序排列的程度不同。熔融过程是由分子链排列的有序化向无序化转变的过程。当聚合物受热后，结晶不完善的晶粒、有序化排列不充分的结晶区域由于稳定性差，在较低的温度下就会发生熔融，而结晶比较完善的区域则要在较高的温度下才会熔融。所以在通常的升温速率下高分子结晶不可能同时熔融，只会出现边熔融边升温的现象和一个较宽的熔限。14、影响结晶熔点的因素有哪些？答：结晶温度、晶片厚度、高分子链结构,分子量,压力.杂质.15、取向对聚合物的性能有何影响？给出1-2 个取向在聚合物成型加工中应用的例子。答：力学性能在取向方向和垂直于取向方向上力

12、学性能差别特别明显。拉伸强度、弯曲强度在取向方向上显著增强，而在垂直于取向方向上则明显下降；光学性能由于折光指数在取向方向和垂直方向上有差别，导致取向材料出现双折射现象；取向会导致聚合物材料的玻璃化转变温度Tg升高；取向使结晶聚合物的密度和结晶度增大，取向材料的使用温度得到提高。例子：合成纤维纺丝、中空吹塑薄膜16、为什么在合成纤维生产过程中要安排“热拉伸”和“热定型”工序？答：热拉伸使分子链发生取向，从而大幅度提高纤维强度。热定型使部分链段解取向，使纤维获得适度弹性。第三章 高分子溶液一、名词解释1、高分子溶液：聚合物以分子状态分散在溶剂中所形成的热力学稳定的二元或多元均相体系。2、溶胀：当

13、溶剂与高分子接触时，溶剂先与高分子表面链段发生溶剂化作用，使其松动，溶剂再进一步进入高分子内部与内部链段发生溶剂化作用，使高分子溶质的体积胀大的过程。溶解：随着溶剂不断扩散到高分子内部，溶剂化作用加强。达到无限溶胀的过程。3、溶解度参数：溶（解）度参数：内聚能密度的平方根4、混合熵：将两种物质混合在一起的熵的变化。混合热：将两种物质混合在一起热焓的变化。混合自由能（掌握计算公式）=混合热-混合熵*温度5、Huggins参数：衡量溶剂分子和聚合物分子之间相互作用程度的参数。扩张因子：表征高分子链扩张程度的参数，其值等于实测分子链的均方末端距与无扰均方末端距之比的平方根。温度：处于状态下的温度。溶

14、剂：处于状态下的溶剂。状态：溶剂与高分子链段之间的相互作用力等于链段与链段之间的作用力的这种状态。6、增塑剂：添加到线形聚合物中使其塑性增大的物质(高沸点、低挥发性)。7、凝胶：溶剂渗透到交联网络后所形成的溶胀体冻胶：少量溶剂扩散渗透到未交联聚合物内部后所形成的聚合物浓溶液二、问答题1、非晶聚合物与结晶聚合物的溶解过程有何区别？（1）非晶聚合物的溶解过程：先溶胀，后溶解（2）结晶聚合物的溶解：结晶聚合物具有三维有序结构，分子链之间的排列堆砌非常紧密，晶格力非常大。所以结晶聚合物的溶解比非晶聚合物困难。这也是结晶聚合物的耐溶剂性能优于非晶聚合物的原因。1）极性的结晶聚合物结晶聚合物中含有部分非晶

15、相（极性的）成分，它与强极性溶剂接触时，会发生强烈的溶剂化作用，放出的热使晶格被破坏，从而使结晶部分也发生溶胀和溶解。因此它在室温下就可以溶解。2）非极性结晶聚合物非极性结晶聚合物的溶解过程分为两个阶段：1）加热破坏晶格使之转变为非晶态；2）与溶剂发生溶胀进而溶解。2、用内聚能密度或溶解度参数相近原则判断聚合物溶解能力的依据是什么？混合熵是大于0的，要使混合自由吉布斯能小于0，则混合热必须越小越好。由溶解度参数公式可知：当越接近于0，混合熵就越小，即当和相接近时，聚合物越容易溶解。3、高分子溶液与理想溶液有何区别？1) 一个大分子的体积要比一个小分子的体积大得多；2) 溶剂分子之间、高分子链段

16、之间、以及溶剂分子和链段之间的作用力不相等（Hm0，Vm0）；3) 由于单键的内旋转，大分子在溶液中的构象数很多，混乱度增大。这种构象熵的存在使得在分子数目一定的情况下高分子溶液的混合熵Sm大于理想溶液的混合熵Sim。4、为什么尼龙6 在室温下可溶解在某些溶剂中，而线形的聚乙烯在室温下却不能?答：1）尼龙和聚乙烯都是结晶性的聚合物，其溶解要使晶区熔融才能溶解。2）而尼龙是极性的聚合物，如果置于极性溶剂之中，与极性的溶剂作用会放出热量从而使晶区熔融，继而溶解。3）聚乙烯是非极性的聚合物，要使其晶区熔融只能升温至其熔点附近，然后溶于适当的溶剂中才能溶解。所以聚乙烯在常温下不能溶解在溶剂之中。5、如何由基团摩尔