高分子材料与工程专业英语课文翻译精品文档

1、UNIT 1 What are Polymer?什么是高聚物？首先， 他们是合成物和大分子， 而且不同于低分子化合物，譬如说普通的盐。与低分子化合物不同的是， 普通盐的分子量仅仅是 58.5 ,而高聚物的分子量高于 10 5, 甚至大于10 6。这些大分子或“高分子”由许多小分子组成。小分子相互结合形成大分子， 大分子能够是一种或多种化合物。举例说明，想象一组大小相同并由相同的材料制成的环。当这些环相互连接起来，可以把形成的链看成是具有同种分子量化合物组成的高聚物。另一方面，独特的环可以大小不同、材料不同，相连接后形成具有不同分子量化合物组成的聚合物。许多单元相连接给予了聚合物一个名称，pol

2、y意味着“多、聚、重复” ，mer意味着“链节、基体”（希腊语中）。例如：称为丁二烯的气态化合物，分子量为54,化合将近4000次，得到分子量大约为 200000被称作聚丁二烯（合成橡胶）的高聚物。形成高聚物 的低分子化合物称为单体。下面简单地描述一下形成过程：因而能够看到分子量仅为 54的小分子物质（单体）如何逐渐形成分子量为200000的大分子（高聚物）。实质上，正是由于聚合物的巨大的分子尺寸才使其性能不同于象苯这 样的一般化合物。例如，固态苯，在5.5 C熔融成液态苯，进一步加热，煮沸成气态苯。与这类简单化合物明确的行为相比，像聚乙烯这样的聚合物不能在某一特定的温度快速地熔融 成纯净的液

3、体。而聚合物变得越来越软，最终，变成十分粘稠的聚合物熔融体。将这种热而粘稠的聚合物熔融体进一步加热，不会转变成各种气体，但它不再是聚乙烯（如图1.1）。发现另一种不同的聚合物行为和低分子量化合物行为是关于溶解过程。例如，让我们研究一下，将氯化钠慢慢地添加到固定量的水中。盐，代表一种低分子量化合物，在水中达到点（叫饱和点）溶解，但，此后，进一步添加盐不进入溶液中却沉到底部而保持原有的 固体状态。饱和盐溶液的粘度与水的粘度不是十分不同，但是，如果我们用聚合物替代，譬聚乙烯醇颗粒首先如说，将聚乙烯醇添加到固定量的水中，聚合物不是马上进入到溶液中。聚乙烯醇颗粒首先吸水溶胀，发生形变，经过很长的时间以后

4、进入到溶液中。同样地，我们可以将大量的聚合物加入到同样量的水中，不存在饱和点。将越来越多的聚合物加入水中， 认为聚合物溶解的 时间明显地增加，最终呈现柔软像面团一样粘稠的混合物。另一个特点是，在水中聚乙烯醇不会像过量的氯化钠在饱和盐溶液中那样能保持其初始的粉末状态。总之，我们可以讲（1）聚乙烯醇的溶解需要很长时间，（2）不存在饱和点，（3）粘度的增加是典型聚合物溶于溶液中的特性，这些特性主要归因于聚合物大分子的尺寸。如图1.2说明了低分子量化合物和聚合物的溶解行为。UNIT 2 Chain Polymerization第二单元链式聚合反应Staudinger 第一个发现一例现象，许多烯煌和不饱

5、和烯煌通过打开双键可以形成链式大分子。二烯煌以同样的方式聚合，然而，仅限于两个双键中的一个。这类反应是通过单体分子首先加成到引发剂自由基或引发剂离子上而进行的，靠这些反应活性中心由引发剂转移到被加成的单体上。以同样的方式，借助于链式反应，单体分子一个接一个地被加成（每秒200020000个单体）直到活性中心通过不同的反应类型而终止。聚合反应是链式反应 的原因有两种：因为反应动力学和因为作为反应产物它是一种链式分子。链分子的长度与动力学链长成正比。链式反应可以概括为以下过程（ R 相当与引发剂自由基）：略因而通过上述过程由氯乙烯得到聚氯乙烯，或由苯乙烯获得聚苯乙烯，或乙烯获得聚乙烯，借助于聚合度

6、估算的分子链长，在一个大范围内可以通过选择适宜的反应条件被改变。通常，通过大量地制备和利用聚合物，聚合度在10005000范围内，但在许多情况下可500 ,或 1000 ,或低于500500 ,或 1000 ,或5000个单体单元组成。在几乎所有的事例中，聚合物材料由不同聚合度的聚合物分子的混合物组成。聚合反应，链式反应，依照与众所周知的氯（气）-氢（气）反应和光气的分解机理进行。双键活化过程的引发剂反应，可以通过热、辐射、超声波或引发剂产生。用自由基型或离子型引发剂引发链式反应可以很清楚地进行观察。这些是高能态的化合物，它们能够加成不饱和化合物（单体）并保持自由基或离子活性中心以致单体可以以

7、同样的方式进一步加成。对于增长反应的各个步骤，每一步仅需要相当少的活化能，因此通过一步简单的活化反应（即引发反应）即可将许多烯类单体分子转化成聚合物，这正如连锁反应这个术语的内涵那样。因为少量的引发剂引发形成大量的聚合物原料（1: 10001 : 10000 ）,从表面上看聚合反应很可能是催化反应。由于这个原因，通常把聚合反应的引发剂看作是聚合反应的引发剂，但是，严格地讲它们不是真正意义上的催化剂，因为聚合反应的催化剂进入到反应内部而成为一部分，同时可以在反应产物，既聚合物的末端发现。此外离子引发剂和自由基 引发剂有的是金属络合物引发剂（例如，通过四氯化钛或三氯化钛与烷基铝的反应可以得 到），

8、Z引发剂在聚合反应中起到了重要作用，它们催化活动的机理还不是十分清楚。UNIT 3 Step-Growth Polymerization第三单元逐步聚合许多不同的化学反应通过逐步聚合可用于合成聚合材料。这些反应包括酯化、酰胺化、 氨基甲酸酯、芳香族取代物的形成等。通过反应聚合反应在两种不同的官能团，如，羟基和 竣基，或异氟酸酯和羟基之间。所有的逐步聚合反应根据所使用单体的类型可分为两类。第一类涉及两种不同的官能团单体，每一种单体仅具有一种官能团。一种多官能团单体每个分子有两个或多个官能团。第二类涉及含有两类官能团的单种单体。聚酰胺的合成说明了聚合反应的两个官能团。因此聚酰胺可以由二元胺和二元酸

9、的反应或氨基酸之间的反应得到。两种官能团之间的反应一般来说可以通过下列反应式表示反应式略聚酯化，是否在二元酸和二元醇或羟基酸分子间进行，是逐步聚合反应过程的一个例子。酯化反应出现在单体本体中两个单体分子相碰撞的位置，且酯一旦形成，依靠酯上仍有活性的羟基或竣基还可以进一步进行反应。酯化的结果是单体分子很快地被消耗掉，而分子量却没有多少增加。图 3.1说明了这个现象。例如，假定图 3.1中的每一个方格代表一个羟基酸分子。（b）中的二聚体分子，消耗二分之一的单体分子聚合物种类的聚合度（ DP）是2。（c）中当三聚体和更多的二聚体形成，大于 80%的单体分子已反应，但DP仅仅还是2.5。（d）中当所有

10、的单体反应完，DP是4。但形成的每一种聚合物分子还有反应活性的端基；因此，聚合反应将以逐步的方式继续进行，其每一步酯化反应的反应速率和反应机理均与初始单体的酯化作用相同。因此，分子量缓慢增加直至高水平的单体转化率，而且分子量将继续增加直到粘度的增加使其难以除去酯化反应的水或难以找到相互反应的端基。在A-A+B-B 的聚合反应中也可以看到，精确的当量平衡是获得高分子量所必需的。假如存在一些但官能团杂质，由于链的端基失活，反应将使分子量减少。同样，在A-B类的缩聚反应中高纯度的单体是必要的，而且可以归结高收率的反应仅是形成聚合物的实际反应，因为副反应会破坏当量平衡。UNIT 4 Ionic Pol

11、ymerization第四单元离子聚合反应离子聚合反应，与自由基聚合反应相似，也有链反应的机理。但是，离子聚合的动力 学明显地不同于自由基聚合反应。（1）离子聚合的引发反应仅需要很小的活化能。因此，聚合反应的速率仅对温度有较少的依赖性。在许多情况下离子聚合猛烈地发生甚至低于50 C （例如，苯乙烯的阴离子聚合反应在-70 C在四氢味喃中，或异丁烯的阳离子聚合在-100 C在液态乙烯中）。（2）对于离子聚合来说，不存在通过再结合反应而进行的强迫链终止，因为生长链之间不能发生链终止。链终止反应仅仅通过杂质而发生，或者说通过和某些像水、醇、酸、胺或氧这样的化合物进行加成而发生，且一般来说（链终止反应

12、）可通过这样的化合物来进行，这种化合物在中性聚合物或没有聚合活性的离子型聚合物生成的过程中可以和活性聚合物离子进行反应。如果引发剂仅仅部分地离解，引发反应即为一个平衡反应，在出现平衡反应的场合，在一个方向上进行链引发反应，而在另一个方向上则发生链终止反应。通常离子聚合反应能通过酸性或碱性化合物被引发。对于阳离子聚合反应来说，BF3,AlCl 3,TiCl4和SnCl4与水、或乙醇，或叔洋盐的络合物提供了部分活性。正离子是产生 链引发的化合物。例如：（反应略）三乙基硼氟酸烽然而，BF3也可以与HCl、H2SO4和KHSO4引发阳离子聚合反应。阴离子聚合反应的引发剂是碱金属和它们的有机金属化合物，

13、例如苯基锂、丁基锂和三苯甲基锂， 它们在不同的溶剂中或多或少地强烈分解。所谓的Alfin催化剂就是属于这一类，这类催化剂是异丙醇钠、烯丙基钠和氯化钠的混合物。BF3为引发剂（异丁烯为单体），证明仅在痕量水或乙醇的存在下聚合反应是可以进行的。如果消除痕量的水，单纯的BF3不会引发聚合反应。按照上述反应为了能形成BF3-络合物和引发剂离子水或乙醇是必需的。但是不应将水或乙醇描述成“助催化剂”。正与自由基聚合反应一样，通过离子聚合反应也能制备共聚物，例如，苯乙烯 -丁二烯阴离子共聚物，或异丁烯-苯乙烯阳离子共聚物，或异丁烯 -乙烯基醍共聚物，等等。正如对 自由基型聚合已经详细描述过那样，人们可以用所

14、谓的竞聚率ri和r2来表征每单体对。然而，这两个参数的实际意义不同于那些用于自由基共聚合反应的参数。UNIT 11 Reactor types第十一单元反应器类型反应器可以用许多方法分类，各自适用于特定的目的。例如， Henglein ( 1969 )基于 用于产生反应的能量来源，即，热量，电化学，光化学，原子核，选择了一种细目分类。更 多普通的细目分类是按照所存在的容器和流量的类型。1.间歇反应器间歇反应器在化学实验室几乎是一般的选择，大多数的化学过程在那里产生。间歇反 应器的原理具简单性和通用性，不管它是一支试管，一个三颈瓶， 一个高压釜，还是一个光谱仪器的比色皿。不管反应比例，很清楚这些

15、是低产率设备。当要求放大反应器时，大多直截了当的途径是移至一个较大的间歇反应器如一个较大的大桶或罐。商业化的间歇反应器是庞大的，10万加仑或更大。对于慢化学反应，为提高生产率必须增加反应器体积，而这往往导致反应器的循环周期变长，常常以天计算。制造、运输以及其他因素限制了反应器的规模，如热传递能力会限制间歇反应器的尺寸，热交换器必须在制造厂而不是在现场加工。这限制了产率由于这间歇反应器可以被经济地利用。间歇反应器也必须装料、卸料和清洗。为了加快反应这些非生产性的操作消耗了多于反应本身的时间，连续化过程可能更有吸引力。 2.半间歇反应器 一些反应器可以从反应混合物的不同相态中生产出某种产品。例如液

16、相反应中气体的释放， 或流动相反应中沉淀的生成。为了驱使反应完全， 希望继续分离粗产物相。个别反应物的不同加入方式也导致半连续操作。原因我们以后讨论，可希望一开始加入一种反应物以后连续加入第二种反应物。这类反应器同时具有一个间歇和一个流动的特征，像间歇反应器，适用于慢反应和低产率.连续流动搅拌反应器从间歇反应器到连续流动搅拌反应器是小小的一步。同样的搅拌式容器的使用可仅仅添加管道和储罐以提供连续进料和出料。因为连续操作可加快反应并提高产率。通常大多数连续流动搅拌反应器用于液相反应，例如硝化和水解，多相反应器涉及液-气和/或液-固。例如氯化和加氢。.多级串联连续流动搅拌反应器事实证明通过一系列多

17、级串联连续流动搅拌反应器的混合能够获得高产率和重大的经济效益。再者，这种反应器容易放大，例如某种化学品的需求逐步增加时常这样做。多级串联连续流动搅拌反应器通常用于液相反应。.管式反应器当产率需要增加时，增加许多套连续搅拌式反应器变得复杂，而管式反应器变得诱人。转化成管式反应器失去了一些通用性并要求综合许多操作。尽管如此，管式反应器在液相反应中起着广泛作用，例如，聚合反应，气-液反应几乎总是选择连续反应器，例如，高温裂解。采用管式反应器能够获得非常高的产率，要么增加管的直径要么通过使用充足数量的并列管提高更大的通用性。.循环反应器循环反应器出于从一种情况到下一种情况循环变化的目的，在种类上可以是

18、间歇反应器、连续流动搅拌反应器、管式反应器等等。回到较早的观点，在节省粗原料的过程中，许多大规模的商业操作合并了一个或多个循环。这一实践通常导致了杂质的累积，它们依次需要分离。通常不是简单地将反应器的出料返回到入口，当然也可以这样做。例如，在间歇反应器中反应混合物可以回收，或用泵打循环，通过热交换器控制热。循环反应器由于其特殊的特性在实验室和中试车间也发现了应用价值。一个极端是将所有的产物循环（没有净的流出），此时循环反应器严格等效于全混间歇反应器。另一个极端 是没有循环，反应器是简单的管式类。假如有一些净的流出但循环率很高，所有的反应器运行类似于连续流动搅拌反应器。然而反应器本身的类似于不同

19、的管式反应器。在研究和发展中循环反应器的通用性能够开发出更大的优点（势）。T 14 Styrene-Butadiene Copolymer 第十四单元 丁二烯-苯乙烯共聚物 合成橡胶工业，以自由基乳液过程为基础，在第二次世界大战期间几乎很快地形成。那时，丁苯橡胶制造的轮胎性能相当优越，使天然橡胶在市场黯然失色。丁苯橡胶的标准制法是组分重量分数组分重量分数一烯72过硫酸钾0.3苯乙烯25肥皂片5.0十二烷基硫醇0.5水180混合物在搅拌下 50 c加热，每小时转化5%6% ,在转化率达70%75%时通过加入“终止剂”聚合反应终止，例如对苯一酚（大约0.1的重量百分含量），抑制自由基并避免过量支化

20、和微凝胶形成。未反应的丁二烯通过闪蒸去除，苯乙烯在萃取塔中通过蒸汽萃取（剥离）。在加入抗氧齐J后，例如 N-甲基-3-泰胺（1.25的重量百分含量），加入盐水，其次加入稀释的硫酸或硫酸铝后乳液凝胶。凝胶碎片被洗涤、干燥并包装装运今天这种生产过程仍是胶体聚合反应的基础。如图14.1今天这种生产过程仍是胶体聚合反应的基础。如图14.1所示一个重要的进步是连续操作；也采用计算机模型描述。在连续操作中，苯乙烯、丁二烯、肥皂、引发剂和活化剂（一种助引发剂）用泵从储罐通过一系列的混合反应器， 泵送流率根据末釜的转化率控制。加入终止剂，乳液用蒸气加热，未反应的丁二烯被闪蒸。剩余的苯乙烯被蒸气剥离，如图 14

21、.1表示乳液完成。由常规丁苯制法制备的丁苯胶常称作热胶；冷胶通过使用一种更高活性的引发体系在5c制成。典型的配方在表 14.1中给出。5C、60%转化率、1215 h聚合物形成。冷丁苯橡胶轮胎优于那些热丁苯胶。具有异常高的分子量的聚合物（因此采用常规的工厂设备由于太粘稠而难以加工）在每一百份的橡月中加入大于50份的石油基础油后能够加工。这些油添加剂使橡胶更易加工体现在低成本和性能方面低损耗；他们在凝胶之前通常乳化并与胶乳混合。最近倾向于设计特殊用途的产品。丁苯橡胶的颜色，在许多非轮胎使用中十分重要，通过使用浅色的肥皂、终止剂、抗氧剂和扩展油加以改进。例如，二硫化氨基甲酸盐替代对苯二酚作为终止剂

22、；后者适用于不被人反对的黑色丁苯橡胶。在冷胶的制备中如二硫化氨基甲酸钠的终止剂在低温情况下对终止自由基和消灭过氧化物更有效。在丁二烯聚合反应过程中自由基分解的引发剂即一分子分解或离子成两个自由基物种的引发剂通常限制于过硫酸盐。其他重要的自由基引发剂类别，氧化还原体系，包含反应产生自由基的两种或多种组分。加入控制分子量的十二烷基硫醇与过硫酸盐反应也出现了助自由基的形成。这种链转移剂或调节剂具有极其重要的商业价值。不控制分子量橡胶将过于粘稠难以加工。UNIT 21 Polymer Processing第二十一单元聚合物加工在其最一般的情况下，聚合物加工涉及固体（有时侯是液体）聚合物树脂以一种不规则

23、的形式（例如粉末、颗粒、珠子）转化成一种具有特殊形状、尺寸和性能的固体塑料产品。这借助于转换加工：挤出、模塑、压延、涂敷、热成型等。为了获得上述目的，加工通常涉及下述操作：固体输送、压缩、加热、混合、成型、冷却、固化并完成。显然，这些操作不必按序发生，而许多可以同时发生。成型是为了给予材料所需要的几何形状和尺寸。它涉及粘弹形变和热传递，这种粘弹形变和热传递是和产品从熔体的固化（或冷却）相联系的。成型包括：（1）二元操作，例如，口模成型、压延和涂敷，（2）三元的模型和成型操作。二元的操作要么是连续的，固定形状（例如薄膜和板材，电线涂布，纸和平面涂布，压延，纤维拉伸，管材和型材挤出等等。）要么是间

24、歇式的，在挤出的情况下伴有间歇挤出吹膜。通常，模塑操作是间歇的，然而同时倾向于非固定条件。热成型，真空成型，和相似的加工可以认为是二次成型操作，因为它们通常包括已成型形状的再次成型。在某些情况下像吹模，加工包括首次成型（型胚成型）和二次成型（型胚膨胀）。成型操作包括同时或交叉的液体流动和热传递。在二元加工中，固化（或冷却）伴随着成型加工，反之在三元加工的模塑中固化（或冷却）和成型倾向于同时发生。根据材料的性质、设备和加工条件，流动状态以及根据流动面的自由与否，通常包括剪切、延伸和挤压流动。经历了流动和固化（或冷却）的聚合物热机械过程导致了制造业微结构的变革（形态学、结晶学和取向分布）。最终产品

25、的性能与微结构紧密相关。因此，加工和产品质量的控制必须基于树脂性能、设备设计、操作条件、热机械过程、微结构和最终产品性能之间相互作用的理解。数学模型和计算机被同时用于获得这些相互作用的理解。鉴于进一步利用计算机辅助设计/计算机辅助制造/计算机辅助工程（CD/CAM/CAE ）系统协同塑料加工诸如这 一趋近获得了更多的重要性。卜面的讨论将重点放在包括塑料成型操作一些基本概念上。适当考虑说明热机械过程和微结构发展，将强调最近关于分析和一些重要商品加工模型的进展。在上端（16）的标准参考中能够找到本主题更广泛的综述。如上面提到的，成型操作包括液体流动和热传递，对于相态变化，还包括粘弹性聚合 物的熔融

26、。稳定和非稳定状态加工是相冲突的。这种典型操作的科学分析需要解决相关连续、 运转和能量平衡（如守恒方程）。第一单元阅忧材料很多情况3聚合物锌都是避性的，在求聚合度与仲度性长世，我HI设想性仅有两个端点.尽管线性聚合物很重要, 但它们不是唯一类型可能的分子.支链和交联的分子也是I -分重萼的.与我们说到支住聚合物时，我们是说它存在多 余的聚合8E.这些诲是从战性分子的主歌上发散出来的.在重品单元上类似甲基与羊基的成分不被考盅成支SL 一骰 支处被引入一个分子是通过有目的的加入一些能够成为立处的单钵，让我旬想毂最熊的形成口双官能团戢与薛的存在 便聚合物链增长二这些双官能团分子在它们的末端形成酣基合

27、并成性;另一方面，二官能团的酸与算生成线性分手肺 诩出反廊它们的两个官能SIB如果第二个也参与反应，并且所得到的链继魏增长J 一支端就被引入最先的链中.有时 支林的生成是由于一个原子脱离原先线性分子，使其有活性iM伴随链的增长，这种偶然发现支链的分子一股还是叫线 性分子的，尽管重要支链的存在对舞台物性质有鬃响，大要有显苫地结晶均向工引入聚合物支鞋的数量是另外一个必须被评说明的不同点.以便充分描述分子的特征.”1仅仅只有微量的分支存 在，结合出的浪度时非常低的以至于它们仅和能末端的数量有关.例如，两个单独的线性分子一旦含有四个末渊,如 果其中一个分子的末端与另外一个分子孙|1间端形成一个T.所得

28、的分子有2个末端很容易就可以总矫出这种培 果.如果一个分子有工个交畦，则它有X2个末端.如果分支相对很少的时候，支链分子有时被标为梳型或星形的“梳 型的是指支链是沿着一个主旋敌度出来的，足形的是指所有分支是从一个结点散差出来的0如果结点的浓质相当高.甚至支链上还有支情,是修到达一个点，就是支铳的数量是堀此的多以至于聚合物分干变 成为一个巨大的三维M状给构节到达这种状态，分子就为所谓的交联分子.这种情形,整个宏观的物体可认为仅需 一种分子组成,组合成这个小体的力室是具饰犍，而不是分子间作用力U总之,交联体的力学性能与其他也有交朕结 构的有很大的不同.正如糜合物选1泌是陇性的一样,所有的近良巾兀也

29、不一定里相同的,我必己经梃到像蛋白前那样的分十他们都 有很多不同的重良用乱合成的聚合朝中，那些仅仅只有一料富包单元的叫做均聚物，那些含有多于一种重箕单兀的 叫共聚物口注意，这些定义是基于重贪单元I而不是单体.一个曾M的聚甯并不是共聚航尽管他有靓与尊这两种不 间的集体.与此相比，片不同的单体泄过上述方法组合超菊产生一条每个电体在聚合物中都保符各自的特性I这杼 共聚物就产生九未经修整的共聚物一般是那蟹只有两个不同的重复电元.寸独现三种重复电元的忖帔这种体系叫 做二元共聚物当发现三种以上，则叫做多元共索物.当我们承认有1种电克印元的可能性时，我们需要其他的不同点来描述聚合物，苜先，我们要知道要多少类

30、重曳电 元存祖并且它们是什么.这就是相北于知道它们溶解后的存在曲灯尽管有相似的末端在那，闵为聚告物的重要单 元是绪合在一起的?M、是仅仅的泡合,要走量的描述一个共爨枷不同类的重良单元的相对数量必须详细说明.因此I 共聚物的经舱公式可以写成.这里是挣分别的垂克单元，是指其重要m元的相对数此从所知的聚合物分子如 可以借计一个共聚物每一个单元的聚合度叫做，当前，后者的不明智性是显而易见的.第六单元 聚合物的分子量及其分布聚合物的分子量在其合成和应用方面有看最重要的作用，这种有趣乂有川的力学性能仅与荷分子材料相关,它是其 超高分子量的一个结果。大多数重要的力学性能都依据于分子量并且有很大的不同。因此，

31、直到最小相对分子质量增 加到大约50M 10000以后，聚合物的强度才开始显出来。超过这个尺寸后，当其分子量增加时，聚合物的机械性能也 有一个迅速的提高：这种影响在更大的分子量的时候均于平缓,在大多数情况下，对于某特定的应用来说，某种聚合 物存在着某一分子量范围，在这个范围之内其性能是最好的8节人们谈到聚合物分子量的时候，他所指的是和低分子化合物的分子量完仝不同的一回事.聚合物在分子量卜.区 别于小分子化合物是因为它们是多分散的和不均匀的.即便一个高分子在合成中没有污物和杂质，在广义上它依旧不 是一个纯物质。高分子即使在其最纯的形式，也是不同分子是分子的混合物。商分子多分散性的原因在于聚合过程

32、中 的统计差异里，当人们讨论聚合物的分子量时，实际上指的是它的平均分子量。在一个聚合物中平均分子量和不同分 子罡的确切分布的目的是为了完仝描绘它的特性口分子量的控制和分子量的分布（UW）经常被用来获取和提高聚合物 产品中的某些所需的物理性质多种方法可用于实验测量聚合物样品的平均分子量。这些包括基于侬数性，光散射，枯度，超速高心分散和沉淀 法.不同的方法将获得不同的平均分子量.（对同一聚合物）得到不同平均分子量，因为所测得的性质对试样中 不同尺寸的聚合物分子的偏差s 一些方法是偏向于较大的聚合物分子，而另一些方法是偏向于较小尺寸的分子，结果 是,平均分子量的获得是趋于较大或较小尺寸的分子.最重要

33、的平均分子量的确定方法是数均分子量血，歪均分子量 Mw和和均分子量Mv.一个聚合物样品除/不同的平均分子量，它通常还要知道分子量的确切分布。各种不同的分储方法用于确定聚合 物杼品的分子量分布.这些是圣于分饰聚合物样品的使用性能，如溶解性和渗透性，随着分子量的不同而不同.第七单元课文!译 TV. . 一 9H 溶解探聚物是一个缓慢的过程，会发生两个阶段.首先，可溶解的小分子慢慢扩散，使高聚物变成溶胀的凝胶. 这个总是这样除广，举个例子，高聚物与高聚物分子之间作用力大因为交联，结晶，或是很强的氢谊形成很大的分子 间力，溶解就停留在这一阶段.但是如果这些发生可以被炫烈的可溶解的高聚物相互作用的说明压

34、倒.笫一个阶段的 溶解可发生。凝般分解成真正的溶液，仅仅这个阶段可以被搅拌加速。甚至这样，溶解过程可以由于高分子质量而减 慢。高寮物的溶解度关系史加复杂化相比低分子量的单体，因为禽聚物和有溶解能力的分子之何的大小不同，系蜕粘 性不同，还有结构作用和高聚物分子量.*1条件变化的时候，有无溶解性乂可以提供出许多关于这种聚合物的信息.就像文献中所定义的，由于用绕着单键的旋转而导致的聚合物链不同的空何排布叫做构象.在济解中，一个布聚 物分子是一个大多数构象拥有许多单独的链段的无规则的线团状的.溶解的聚合物分子的链段的平均密度和介于之间. 分子团的大小很大程度上被可溶的聚合物的相互作用力影响。可容解的聚

35、合物联系非常相似的热力学地，团相对的拓 展.济解性不好的就相对的限制.这就是描述理想的真实的聚合物位构象的性质的目的.可溶解的、融化的、非晶态的和跛璃态的高聚物无规则线团杼性的重要性可以被过分强调。口聚物的许多重要的 物理和热力学性质是由于结构特征性质.无规则战团一方面是由于聚合物链上的箧门由旋传而产生的，另一方面是由 于聚合物分子林可以达到巨大的构.象数而产生的。这些构蒙之一，完全拉伸链拥有特殊的兴趣由于他的长度，球轮廓的长度，可以用一种直接的方法估算.在所有 的情况中，无规则续团的大小必须被表示根据统计学参数例如均方末端距在末尾之间。一第八单元A固体聚合物在物理态或是形态学的本研上不同于普

36、通的低分子量化合物大部分的聚合物能同时体现晶体的固体和 高粘性液体的特点,X射线图样和电子衍射图样常常会显示出三维有序晶体材料的图样所具有的边缘清晰的特征，也 会显示出液体的图样所具有的边缘模糊的特征.微晶和非晶一词通常用来分别表示有序的和无序的聚合物区域。不同 的聚合物体现不同聚合物洁净程度的行为.尽管一些聚合物可能完仝是有序结晶的，一些完仝是无序非结晶的，但是 大部分聚合物都是部分（缩晶）或半结晶的特点。聚合物结晶的精确木质已经成为广广受争议的话题.二Hi纪三卜年代形成的缨状微束理论认为聚合物是由小型 的，有序的结晶区域称为微晶入在无序、非晶聚合物的基体中.当来fl不同聚合物鞋的链段精确地

37、排列在一起结 晶时，认为伴随着微晶的生成聚合物分子会通过儿个不同的结晶区，每个聚合物链都能促进一些有序片段变成微晶， 这个聚合物品性展示如图8.1折叠链片晶理论产生于二I世纪五卜年代末，当时聚合物代一晶体以小片状形式帔称为片晶是由.聚合物溶液而产 生的.这些单一晶体的衍射图样展示r聚合物分子门口末回折叠，折叠过程就像是一个手风琴.这个折叠量理论通常 使用大部分聚合物一-不仅仅是（那些）由溶液产生的晶体而且也适用于由熔化产生的晶体.折叠链理论的支持者们 认为半晶聚合物为具有不同数量缺陷的折叁性晶体.聚合物的靖品可想象成是和那些低分子量形态完全相同.晶体折 接链中的缺陷可能来源与折叠的不完美，包装

38、的错误，链缠绕，连末端松散，变位，夹杂杂志或是许多的其它缺点。缕状微束理论利折叠链片晶理论通常是被认为是相互排斥的，但它们不需要被这么认为.采用一个使川r两个概 念特征的I：作模式是明智的.折性链片晶理论特别适用于高洁净度的聚合物，在（这些聚合物）里，你可以把它们看 作是一个存在缺陷的一相晶体体系。具有从中等到较低结晶度的聚合物常常适用于缓状微束理论作为曲相体系来处理. 这些休系是由微晶包埋在非结晶的无定型聚合物中而构成的.在这些聚合物里的晶体结构可能是折卷链片晶.一个聚 合物结晶度的大小和类型是用方法实验性的确定的，例如，罂度，x射线，电子衍射，红外光谱和核碳共振。第八章b聚合物的物理结构当

39、一个聚合物的化学成分被确定时，它仍然保留港分子链右空间排列的重要问题e有两个显著特征：（1）单一分 子链的排列与它附近的分子无关，旋传异构（2）徒与链之间的徘列有关，取向与结晶.L旋转异构果一分子链的择列会有另外一种分子形态，是因为，存在结构中有很多的推连接分子的受阻旋转的情况.旋转异 构也被深刻研究于小分子应用光谱技术和双取代乙基的反式和旁氏异构中.为保证从一种结构旋转异构成另一种结构，需要克服一种能量障碍.改变分子链成分的可能性依顺于相关级别的 能量停碍，相对于热能和外加应力的扰动效应.因此，我们能够看出连接一个分子从柔性到变形机理的可能性。2 ,取向与结晶巧我们考虑分子链与德之间的排列时

40、，同样有两个巨大不同的方面：分子的取向与结晶.在半结晶聚合物中，这 种区别有时候是一种人为的情况。报多聚合物从饵融状态结构冷却到无序结构，被称为非品质状态.在室温时，这为聚合物可能有热模量，例如聚 甲基内烯峻甲能、聚乙炮、骤冷晶条对紫一甲酸乙二酸能，或者是有低模量，例如无现在构聚龙烯。非品质聚合物通 常被认为是一些无规则缠绕的分子.然而，显而易见地，完全无规则的形态也不会出现e这种情况下，即使是从相对 高密度的简单测量也不能发现明显的结构，例如，x射线衍射技术.聚甲基丙烯酸甲幽、聚乙舔、骤冷晶聚对公二甲酸乙二酸前都是非品质聚合物的例子c如果这样一个聚合物是被 拉伸的，那么分子可能首先被沿着拉伸

41、方向对齐.在聚中蓬内笳酸中甑和聚本乙烯里，这种分子取向可能被光学测量 检测到，但是X射线衍射测量仍然显示不出三维顺序的迹象。因此，结构被看作是一些细长纠缠的束线。我们可以称 这种堵构为取向非品态，而不是结晶.在骤冷晶聚对灰二甲酸乙二酸幽里，拉伸产品，包括分子取向和小区域的二维顺序，称为结晶，这冲性能的最简 单的解祥是，在取向过程为r占领二维顺序的位置把分子引入到充足的并列中，然后绢品，很多聚合物，包括骤冷晶聚对外一.甲酸乙二酸雷，也是纬晶，如果把他们从仰融态线慢的冷却,在这种情况下， 我们说他们是结晶的而不是取向的.尽管这些杆木在宏观意识上是非取向的.即，他们拥有各项同性的机械性能，它 们在微

42、观意识匕不是同一种的，而且常常表现出球晶结构在偏光显微倍下.结晶区域的结晶结构能修从聚合物的广角I-射或桁射图中确定，在拉仲结晶形态中。这些结构包括众所周知的结 品聚合物,例如，聚乙饰、尼龙、骤冷晶聚对太一卬液乙二酸酬和聚内烯等等.这些依息在理解聚合物的结构中具有极其重要的价值。它能够很容易的被粉认，然而，除了微晶的驾散反射，、匕 晶质聚合物的衍射图也同样展示出很多漫散射，这力功于“非品态”区域。这导致r所谓的半品质聚合物的缪状微束模型结构，在一个白然发展的想象情况下，是在非晶态聚合物里,分子 链交替的出现在顺序排列的区域（微品）和杂乱排列的区域（非晶态区域）.This fringed mic

43、elle model was called into question by the discovery of polymer singel crystals grown from solution这种边煤的胶束模型莅怀疑是从中樽不锈钢厨晶体聚合物溶液中发现的Linear polyethylene, when crvstullized from dilute soluliun, forms single crystal lame Hue, with lulerul dimensions of the order of l（T20um and of the order of lOun thick

44、线型聚乙站，当从稀溶液结晶形成单晶板，横向尺寸10、20微米且10微米厚的等级。Electron diffraclion show that the molecular chains are approximately normal to the l&mellai* surface and since the molecules are usually of the order of luni in length, it can be deduced that they must be folded back and forth within the crystals, the initial

45、 proposal suggested that the folds were sharp and regular. 电子衍射表明分子畦子是近似地正常的层状表而，并且，因为分子通常是1业等级的长度，可以被推断为他们必须在 品体内反复折叠，而最初的提案认为这样的折登是锋利和规则的、Recen; ntuiron scaliering experiments suggest that ihe chain folded ribbon itself doubles up beyond a certain length, vhich hus been teriwd superlolding mid thu

46、l there is u definite departure from slricl udjucenl re-entry.最近中子敢射实验表明链折性便本身的功能区增加一倍并超出一定长度，这被称为superfulding,该物质在严密相 邻的从新进入时会有一定的偏离。This is an area of some controversy and one view is ihai the folds are predooiinaiilly non adjacent. 这是一个颔有争议的领域，一种观点是折售主要是非相邻.Single ciystals have been isolated for

47、most cryslallint? polymers, including nylon and polypropylene 单晶已经被为大多数结晶聚合物隔离，包括尼龙和聚丙笳The intluence of chain folding on the strue tme of bulk crystnlline polymers is a mailer of further controversy, although there is much evidence to support the existence of u lamellar morphology, and this is some tines vital to the understanding of mechanical properties.世折叠时大容量液晶高分子结构的影响是进一步争论的话题，虽然有很多支挣的层状