常州工程职院高分子物理课件03高聚物分子间的作用

1、项目3 高聚物分子间的作用3-1高聚物分子间的相互作用高聚物聚集态与小分子物质的聚集态、相态的对应关系气态 气相小分子物质的聚集态 液态 液相 小分子物质的相态固态 晶相一、分子间的相互作用力作用力的类型 共价键主价力（又称化学键） 配位键作用力的类型 离子键次价力（又称分子间力，包括：范德华力、氢键）粘流态非晶态晶态固态高聚物聚集态（力学、分子热运动特征分类）（热力学特征分类）3-1高聚物分子间的相互作用 高分子链的形成主要靠主价力（化学键），高分子链聚集成高聚物主要靠次价力（分子间的力）。范德华力类型定义特点本质取向力极性分子永久偶极之间的静电相互作用产生的吸引力分子极性越大，取向力越大；

2、温度高、距离大，取向力越小。范围：4.21042.1104J/mol静电引力诱导力极性分子与非极性分子、极性分子作用产生的诱导偶极之间的吸引力与极性分子偶极距的平方成正比，与被诱导分子的变形性成正比；距离大，诱导力小；与温度无关。范围：0.61041.2104J/mol静电引力色散力各种分子之间的瞬间偶极距相互作用的吸引力具有普遍性、加和性，与温度无关。分子变形大、电离程度大，色散力大；距离大，色散力小范围：0.81038.4103J/mol静电引力3-1高聚物分子间的相互作用氢键氢键是特殊的范德华力，具有方向性和饱和性。氢键的形成条件是一个电负性强、半径小的原子X与氢原子H形成的共价键(XH

3、)，而这个氢原子又与另外一个电负性强、半径小的原子Y以一种特殊的偶极作用结合成氢键(XHY)。氢键的形成可以是分子内，也可以是分子间。分子间形成氢的高聚物有聚丙烯酸、聚酰胺等。OHOCCCCCCCCOHOCCCCCCCCOHOCHOOCOHOCOHOC聚丙烯酸分子间的氢键示意3-1高聚物分子间的相互作用次价力与高聚物的使用次价力小于4.4103J/mol的高聚物用作橡胶；次价力大于2.1103J/mol的高聚物用作纤维；次价力介于两者之间的高聚物用作塑料。次价力的描述内聚能将一摩尔分子聚集在一起的全部能量内聚能密度（CED）单位体积的内聚能内聚能密度与高聚物的使用内聚能密度小于290J/cm3

4、的高聚物分子间作用力较小，分子链较柔顺，容易变形，具有较好弹性，一般可以作为橡胶使用；内聚能密度较高的高聚物，分子链较刚性，属于典型的塑料；内聚能密度大于400J/cm3的高聚物，具有较高的强度，一般作为纤维使用。总之：分子间作用力是使高分子聚集而成聚集态的主要原因之一，其作用的大小也决定了高聚物的类型和使用性能。项目3课件二高聚物结晶与非晶结构高聚物结晶结构一、高聚物的结晶形态高聚物的结晶形态稀溶液，缓慢降温单晶球晶浓溶液或熔体冷却纤维状晶体挤出、吹塑、拉伸熔体在应力下冷却极高压力下慢慢结晶柱晶伸直链晶体高聚物结晶结构二、结晶高聚物的结构模型(a)(b)缨状-胶束模型(a)非取向高聚物(b)

5、取向高聚物(a)(b)(c)折叠链片晶结构模型(a)近邻规则折叠结构模型(b)松散环圈折叠结构模型(c)拉线板折叠结构模型晶区晶区非晶区多层片晶结构模型高聚物结晶结构三、高聚物的结晶过程结晶度定义：高聚物中结晶部分所占的质量分数或体积分数。测定方法：X-线衍射法、红外光谱法、密度法四、影响高聚物结晶的因素分子链轴方向链带发展方向高分子链折叠链带晶片（或针状晶体）单晶球晶影响高聚物结晶的因素内因外因高分子链的化学结构相对分子质量高分子链形状温度压力、杂质高聚物结晶结构内因高分子链的化学结构对结晶的影响高分子链的化学结构简单、对称性好、结构规整性好、分子间作用力大等利于结晶。高聚物相对分子质量对结

6、晶的影响在相同温度下，相对分子质量越低，结晶速率越快；在同一高聚物中相对分子质量低的部分结晶度大于相对分子质量高的部分。高分子链的形状对结晶的影响线型高分子链容易结晶，结晶度大；支链型次之；体型难于结晶。外因温度温度是最主要的外部条件。在玻璃化温度与熔融温度之间存在最佳的结晶温度，一般情况下，最佳的结晶温度为：1234TgTmaxTm结晶速率高聚物结晶速率与温度的关系1-晶核生成速率2-晶体成长速率3-结晶总速率4-黏度高聚物非结晶结构非晶高聚物的结构是指玻璃态、橡胶态、熔融态及结晶高聚物中的非晶区中的结构。在非晶高聚物中高分子链的排列为远程有序，近程无序。缨状-胶束模型均相无规线团模型非晶高

7、聚物结构模型折叠链缨状胶束模型可折叠球模型回文波形模型均相无规线团模型折叠链缨状胶束模型可折叠球模型回文波模型三种塑料异型材制品材料的分析、选择、改性 项目3 项目3的三组任务第一组：请为抗冲击型窗用异型材的生产选择合适的高分子材料；第二组：请为装饰天花板的生产选择合适的高分子材料；第三组：请为楼梯扶手的生产选择合适的高分子材料。项目3的完成过程项目前期准备项目运行情境项目运行一项目运行二项目运行三新项目布置课程改革整体方案单元3教学方案素材1、素材2、素材3课件1、课件2总体项目协议书子项目考核评价标准子项目完成报告样本总项目运行情境描述复合材料0611集团机构子项目各成员准备的资料、个人的

8、预报告内容及其他供讨论材料。发言代表汇总材料。提交上一项目完成报告项目委托方代表评价时所做的记录及补充意见项目互查意见；项目引深部分的记录；能力、知识等总结记录对新项目所提出的要求及注意事项等的记录巡视检查时的各种记录子项目汇报结果记录子项目结果评价记录项目3参考性结论项目互相检查意见项目引深部分案例项目总结的能力、知识项目3课件及图片展示项目3内容及要求展示项目3运行三的总结部分图片PVC型材项目3运行三的总结部分PVC型材项目3运行三的总结部分PVC项目3运行三的总结部分PS及ABS型材项目3运行三的总结部分PMMA型材项目3引深部分内容 以项目3中第一、第三个任务抗冲击型窗用异型材和楼梯扶手的材料的分析、选择、改性为例，介绍现代复合材料生产的一种方式塑料钢材复合的好处节省钢材、防止钢材腐蚀；增加塑料本身的强度；延长制品的使用寿命。项目4布置第一组：请为生产发泡片材的生产选择合适的高分子材料；第二组：请