认识高聚物的聚集态结构-聚合物聚集态结构基本概念

高分子化学与物理聚合物聚集态结构基本概念分子间作用力分子间作用力的表征聚集态与相态目录231聚集态结构是指大分子之间的几何排列（如何堆砌的）包括晶态结构，非晶态，取向态，液晶态，织态等结构。是在加工过程中形成的，是由微观结构向宏观结构过渡的状态。分子间作用力范德华力和氢键化学键分子间作用力的表征01分子中原子间的吸力和斥力。吸力主要是原子形成分子的结合力——主价力（键合力）。斥力主要是原子间距离不断减少时内层电子之间的相互斥力。当吸力和斥力达到平衡时，便形成了稳定的化学键，有共价键、金属键、离子键。共价键金属键离子键一、化学键存在于分子内非键合原子间或者分子之间的吸力——次价力。包括范德华力和氢键。这种力决定聚集态结构中起重要作用。因为分子间作用力与分子量有关而高分子的分子量很大，致使分子间作用力加和超过化学键的键能，因此高聚物不存在气态。二、范德华力和氢键1.范德华力二、范德华力和氢键色散力是分子瞬间偶极之间的相互作用。一切分子中，电子在原子周围不停的旋转着，原子核也不停的振动着，在某一瞬间，分子的正负电荷中心不相重合，便产生了瞬间的偶极。范围：0.8-8.4kＪ/mol在非极性分子中分子间作用力主要是色散力。诱导力极性分子的永久偶极与它在其它分子上引起的诱导偶极之间的相互作用力。极性分子周围存在分子电场，那么都要产生诱导偶极。因此、诱导力存在于极性分子与非极性分子之间，也存在于极性分子之间。范围：6~13KJ/mol极性分子都具有永久偶极，所以永久偶极之间静电的相互作用——静电力。分子间的极性用偶极矩µ表示。范围：13~21KJ/mole.g:PVC、PMMA、聚乙烯醇等分子作用力主要是静电力。取向力范德华力特点:没有方向性和饱和性2.氢键二、范德华力和氢键极性强的Ｘ－Ｈ键上的氢原子与另外一个键上的电负性很大的原子Ｙ上的孤对电子相互吸引而形成的一种键。Ｘ—Ｈ...Y(F、Ｏ、Ｎ）作用力能比化学健小，但比范德华力大。范围：21-42kＪ/mol分子间作用力的特点：二、范德华力和氢键范德华力永远存在于分子或原子之间；1234高聚物分子间作用力的大小与相对分子量的大小、极性基团的极性与分布、氢键的种类与数量有关。其中相对分子质量越大、极性越强、氢键数目越多，分子间作用力越大。作用能大小顺序：共价健>氢键>范德华力；分子间作用力范围很小，只在很小的距离内才会明显地表现出来，并且随距离加大，作用力减少。所以高聚物的支化程度、大的非极性取代基以及添加的各种助剂都会使分子间距离加大，分子间作用力减小。分子间作用力的表征02各种分子间作用力共同起作用才使相同或不同分子聚集成聚合物；而聚合物的一些特性，如沸点、熔点、气化点、熔融热、溶解度、粘度和强度都受到分子间作用力的影响；内聚能内聚能密度分子间作用力的表征因为分子间作用力与分子量有关，而高分子的分子量一般都很大，致使分子间的作用力的加和超过化学键的键能，所以一般聚合物不存在气态。所以我们不能用单一作用能来表示高分子链间的相互作用能，而用宏观量：内聚能（cohesiveenergy）：把1mol的液体或固体分子移到其分子引力范围之外所需要的能量。克服分子间的相互作用内聚能密度（cohesiveenergydensity）：单位体积的内聚能CED=∆E/VmVm

——摩尔体积。CED越大，分子间作用力越大；CED越小，分子间作用力越小∆E=∆Hv-RT∆Hv

——摩尔蒸发热RT——转化为气体所做的膨胀功分子间作用力的表征当CED<290J/m3，非极性聚合物分子间主要是色散力，较弱；再加上分子链的柔顺好，使这些材料易于变形富于弹性——橡胶（ＰＥ是例外）。当CED>420J/m3，分子链上含有强的极性基团或者形成氢键，因此分子间作用力大，机械强度好，耐热性好，再加上分子链结构规整，易于结晶取向——纤维当CED在290~420J/m3，分子间作用力适中——塑料分子间作用力的表征聚集态与相态03聚集态与相态物质的物理状态,是根据物质的分子运动在宏观力学性能上的表现来区分的，

通常包括固、液、气体（态），称为物质三态。聚集态: