高分子物理1-4整理

1、第一章 高分子的鏈結(jié)構(gòu)一、名詞解釋1、高分子鏈結(jié)構(gòu):單個(gè)高分子的結(jié)構(gòu)和形態(tài)。 高分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)：高分子凝聚在一起形成的高分子材料本體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。2、近程結(jié)構(gòu)：是構(gòu)成高分子的最基本微觀(guān)結(jié)構(gòu)，包括其組成和構(gòu)型。 遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)：大分子鏈的構(gòu)象，即空間結(jié)構(gòu)，以及鏈的柔順性等。3、鏈段：高分子鏈可看作是由多個(gè)包含i個(gè)鍵的段落自由連接組成，這種段落稱(chēng)為鏈段。 鏈節(jié)：重復(fù)單元4、靜態(tài)鏈柔性: 高分子鏈處于熱力學(xué)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的蜷曲程度。動(dòng)態(tài)鏈柔性: 高分子鏈從一種平衡構(gòu)象狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一種平衡構(gòu)象狀態(tài)的難易程度。5、均方末端距: 線(xiàn)形高分子鏈的一端到另一端的直線(xiàn)距離,以h表示，h2即為均方末端距。 均方回轉(zhuǎn)半徑：旋

2、轉(zhuǎn)半徑的平方值的平均。（旋轉(zhuǎn)半徑支化大分子鏈的質(zhì)量中心到各個(gè)鏈段的質(zhì)量中心的距離，是向量。）6、自由結(jié)合鏈：鍵長(zhǎng)l固定，鍵角固定，內(nèi)旋轉(zhuǎn)自由的理想化的模型。（鍵角不固定，同時(shí)不考慮內(nèi)旋轉(zhuǎn)位壘障礙）自由旋轉(zhuǎn)鏈：假定鏈中每一個(gè)鍵都可以在鍵角所允許的方向自由轉(zhuǎn)動(dòng)，不考慮空間位阻對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的影響。（鍵角固定，同時(shí)不考慮內(nèi)旋轉(zhuǎn)位壘障礙）等效自由結(jié)合鏈: 將真實(shí)大分子鏈中的鏈段等同于自由結(jié)合鏈中的化學(xué)鍵，這種由ne個(gè)鏈段組成的高分子鏈就是一個(gè)自由結(jié)合鏈。高斯鏈：等效自由結(jié)合鏈的鏈段分布符合高斯分布函數(shù)的高分子鏈。7、剛性因子（又稱(chēng)空間位阻參數(shù)，剛性比值）：為實(shí)測(cè)的無(wú)擾均方末端距與自由旋轉(zhuǎn)鏈的均方末端距比值的平

3、方根。 分子無(wú)擾尺寸：在條件下測(cè)得的高分子尺寸稱(chēng)為無(wú)擾尺寸。（單位分子量均方末端距的平方根） 等效鏈段長(zhǎng)度：以等效自由結(jié)合鏈描述分子尺寸。 特征比:無(wú)擾鏈與自由鏈接鏈均方末端距的比值。二、名詞解釋1、P1 2、P3 3、LDPE是低密度聚乙烯，又叫高壓聚乙烯，是高壓狀態(tài)下自由基聚合得到的。HDPE是高密度聚乙烯，又叫低壓聚乙烯。相比LDPE，密度大，強(qiáng)度高，硬度好。LLDPE是線(xiàn)性低密度聚乙烯,線(xiàn)性低密度聚乙烯在結(jié)構(gòu)上不同于一般的低密度聚乙烯，因?yàn)椴淮嬖陂L(zhǎng)支鏈。LLDPE的線(xiàn)性度取決于LLDPE和LDPE的不同生產(chǎn)加工過(guò)程。LLDPE通常在更低溫度和壓力下，由乙烯和高級(jí)的a烯烴如丁烯、己烯或辛

4、烯共聚合而生成。共聚過(guò)程生成的LLDPE聚合物具有比一般LDPE更窄的分子量分布，同時(shí)具有線(xiàn)性結(jié)構(gòu)使其有著不同的流變特性。 4、P21 5、P23 6、見(jiàn)作業(yè)4第二章 高分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)一、名詞解釋1、內(nèi)聚能:克服分子間作用力，1mol的凝聚體汽化時(shí)所需要的能量E 內(nèi)聚能密度:單位體積的凝聚體汽化時(shí)所需要的能量。它代表了聚合物內(nèi)部分子間作用力大小。2、晶胞:晶體結(jié)構(gòu)的最小重復(fù)單元。無(wú)數(shù)個(gè)晶胞堆砌起來(lái)就形成了晶體。晶胞具有平行六面體的幾何形狀。晶型:晶胞的類(lèi)型。結(jié)晶形態(tài):由晶胞（結(jié)晶微觀(guān)結(jié)構(gòu)）排列堆砌形成的晶體的外觀(guān)幾何形狀。尺寸可達(dá)幾十微米。同質(zhì)多晶現(xiàn)象:同一種聚合物在不同的結(jié)晶條件下可以形成

5、完全不同晶型的晶體3、均相成核:高分子熔體冷卻過(guò)程中部分分子鏈依靠熱運(yùn)動(dòng)形成有序排列的鏈?zhǔn)?成為晶核異相成核:以高分子熔體中某些外來(lái)雜質(zhì)或未完全熔融的殘余結(jié)晶為中心，吸附熔體中的高分子鏈有序排列形成晶核。4、結(jié)晶度:結(jié)晶聚合物中存在晶區(qū)和非晶區(qū)，晶區(qū)部分所占的百分含量稱(chēng)為結(jié)晶度。結(jié)晶程度:半結(jié)晶時(shí)間:體積收縮進(jìn)行到一半時(shí)所需要的時(shí)間的倒數(shù)為此溫度下的結(jié)晶速度，單位為時(shí)間-1。5、Avrami 方程: Avrami 指數(shù):Avrami指數(shù)與成核機(jī)理和晶體生長(zhǎng)方式有關(guān)，n成核過(guò)程的時(shí)間維數(shù)晶體生長(zhǎng)的空間維數(shù)6、熔點(diǎn):結(jié)晶高分子完全熔融時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度。熔限:從開(kāi)始熔融到熔融完成的溫度范圍7、淬火:在

6、聚合物成型過(guò)程中將聚合物熔體迅速冷卻至低溫，避開(kāi)快速結(jié)晶區(qū)域，從而降低結(jié)晶度和結(jié)晶完善程度，使熔點(diǎn)下降。退火:在聚合物成型時(shí)采用較慢的冷卻速率或者成型后將制品在較高溫度下進(jìn)行熱處理，可以使結(jié)晶充分、完善，晶粒增大，從而使制品的結(jié)晶度和熔點(diǎn)增加。8、結(jié)晶：分子鏈作三維有序的周期性排列取向: 取向單元沿某一特定方向作占優(yōu)勢(shì)的平行排列二、問(wèn)答題1、聚合物分子間作用力有哪些？如何表示分子間作用力的大小？答：范德華力（靜電力、誘導(dǎo)力、色散力），氫鍵內(nèi)聚能密度 CED2、為什么聚合物只能以固態(tài)或液態(tài)存在，不能以氣態(tài)存在？答：由于聚合物的分子量很大，范德華力加和的結(jié)果使得聚合物分子間用力相當(dāng)大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了分

7、子鏈中化學(xué)鍵的鍵能。如果希望通過(guò)加熱的方法將聚合物大分子相互拆開(kāi)，當(dāng)能量還不足以克服分子間作用力時(shí)，分子鏈中的化學(xué)鍵就會(huì)發(fā)生斷裂。所以聚合物只能以固態(tài)或液態(tài)存在，不能以氣態(tài)存在。3、聚合物分子在晶態(tài)中呈現(xiàn)何種鏈構(gòu)象形式？如何表示螺旋鏈構(gòu)象？答：柔性鏈聚合物在晶態(tài)中可以呈現(xiàn)平面鋸齒鏈構(gòu)象或螺旋鏈構(gòu)象。螺旋鏈結(jié)構(gòu)可以用HPq來(lái)表示：H是Helic的第一個(gè)字母，P代表一個(gè)等同周期中的單體單元數(shù)，而q表示每個(gè)等同周期中的螺旋圈數(shù)。4、可以用哪些參數(shù)來(lái)描述晶胞的大小和形狀？如何通過(guò)晶胞參數(shù)來(lái)計(jì)算完全結(jié)晶的聚合物的密度？答：晶胞的3組棱長(zhǎng)(即晶體的軸長(zhǎng))a0、b0、c0和3組棱相互間的夾角(即晶體的軸角)

8、、。 NA為阿佛加德羅常數(shù)=6.02×1023 ；V為晶胞體積;M是結(jié)構(gòu)單元分子量;Z為單位晶胞中單體(即鏈結(jié)構(gòu)單元)的數(shù)目5、聚合物的結(jié)晶形態(tài)有哪幾種？它們各是在什么條件下得到的？6、測(cè)量聚合物結(jié)晶度、結(jié)晶速率、熔點(diǎn)的方法有哪些？各自的原理是什么？答：結(jié)晶度：密度法、X射線(xiàn)衍射法、差示掃描量熱法、紅外光譜法。結(jié)晶速率：偏光顯微鏡法、膨脹計(jì)法、差示掃描量熱法（DSC）熔點(diǎn)：膨脹計(jì)法、DSC法、偏光顯微鏡法、X射線(xiàn)衍射法7、為什么結(jié)晶聚合物一般是不透明的？可以采取哪些方法來(lái)提高結(jié)晶聚合物的透明性？答：晶區(qū)中分子鏈排列規(guī)整，密度大于非晶區(qū)，光線(xiàn)通過(guò)結(jié)晶高聚物時(shí)，晶區(qū)和非晶區(qū)折射率不同，在

9、晶區(qū)界面上發(fā)生折射和反射而不能直接通過(guò)。1）降低結(jié)晶度2）使晶區(qū)密度和非晶區(qū)密度盡可能接近3）減小結(jié)晶聚合物中晶區(qū)的尺寸8、影響聚合物結(jié)晶能力的因素有哪些？分子鏈的結(jié)構(gòu)，分子量，溫度，外力作用，溶劑，雜質(zhì)。9、如何用Avrami 方程處理聚合物結(jié)晶動(dòng)力學(xué)？如何得到n、k、t1/2？確定其成核方式和觀(guān)察結(jié)晶形態(tài)可得到n值通過(guò)測(cè)聚合物結(jié)晶到一半的時(shí)間t1/2可算出K值.t1/2可根據(jù)結(jié)晶度等于1/2時(shí)的時(shí)間，利用X射線(xiàn)衍射法測(cè)定，即結(jié)晶衍射峰的面積/（結(jié)晶衍射峰的面積+非晶衍射峰的面積）=1/2時(shí)的時(shí)間，根據(jù)：10、Avrami 指數(shù)n 的物理意義是什么？答：n成核過(guò)程的時(shí)間維數(shù)晶體生長(zhǎng)的空間維數(shù)

10、11、聚合物結(jié)晶的必要條件是什么？為什么結(jié)晶速率隨結(jié)晶溫度呈單峰形變化？答：必要條件：1、分子鏈結(jié)構(gòu)是對(duì)稱(chēng)的；2、對(duì)于含不對(duì)稱(chēng)中心的聚合物來(lái)說(shuō)，立構(gòu)規(guī)整性要好；3、分子間能形成氫鍵的聚合物。結(jié)晶速度與結(jié)晶溫度的單峰形關(guān)系是由晶核的生成速度和晶體的生長(zhǎng)速度對(duì)溫度的依賴(lài)性不同造成的。12、拉伸可以促進(jìn)結(jié)晶，它的熱力學(xué)依據(jù)是什么？答：無(wú)序態(tài)S1取向態(tài)S2結(jié)晶態(tài)S3直接從無(wú)序態(tài)結(jié)晶時(shí)的熵變化S1=S3S1施加拉伸作用后結(jié)晶的熵變化S2=S3S2由于拉伸后結(jié)晶過(guò)程的熵變化S減小，使得結(jié)晶過(guò)程的自由能變化變小，結(jié)晶更容易進(jìn)行，結(jié)晶速度更快。13、為什么結(jié)晶聚合物熔融時(shí)有一個(gè)較寬的熔限？答：這是由于在結(jié)晶聚

11、合物中存在著完善程度不同的晶粒：（1）晶粒的大小不同；（2）晶區(qū)內(nèi)部大分子有序排列的程度不同。熔融過(guò)程是由分子鏈排列的有序化向無(wú)序化轉(zhuǎn)變的過(guò)程。當(dāng)聚合物受熱后，結(jié)晶不完善的晶粒、有序化排列不充分的結(jié)晶區(qū)域由于穩(wěn)定性差，在較低的溫度下就會(huì)發(fā)生熔融，而結(jié)晶比較完善的區(qū)域則要在較高的溫度下才會(huì)熔融。所以在通常的升溫速率下高分子結(jié)晶不可能同時(shí)熔融，只會(huì)出現(xiàn)邊熔融邊升溫的現(xiàn)象和一個(gè)較寬的熔限。14、影響結(jié)晶熔點(diǎn)的因素有哪些？答：結(jié)晶溫度、晶片厚度、高分子鏈結(jié)構(gòu),分子量,壓力.雜質(zhì).15、取向?qū)酆衔锏男阅苡泻斡绊?？給出1-2 個(gè)取向在聚合物成型加工中應(yīng)用的例子。答：力學(xué)性能在取向方向和垂直于取向方向上力

12、學(xué)性能差別特別明顯。拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度在取向方向上顯著增強(qiáng)，而在垂直于取向方向上則明顯下降；光學(xué)性能由于折光指數(shù)在取向方向和垂直方向上有差別，導(dǎo)致取向材料出現(xiàn)雙折射現(xiàn)象；取向會(huì)導(dǎo)致聚合物材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg升高；取向使結(jié)晶聚合物的密度和結(jié)晶度增大，取向材料的使用溫度得到提高。例子：合成纖維紡絲、中空吹塑薄膜16、為什么在合成纖維生產(chǎn)過(guò)程中要安排“熱拉伸”和“熱定型”工序？答：熱拉伸使分子鏈發(fā)生取向，從而大幅度提高纖維強(qiáng)度。熱定型使部分鏈段解取向，使纖維獲得適度彈性。第三章 高分子溶液一、名詞解釋1、高分子溶液：聚合物以分子狀態(tài)分散在溶劑中所形成的熱力學(xué)穩(wěn)定的二元或多元均相體系。2、溶脹：當(dāng)

13、溶劑與高分子接觸時(shí)，溶劑先與高分子表面鏈段發(fā)生溶劑化作用，使其松動(dòng)，溶劑再進(jìn)一步進(jìn)入高分子內(nèi)部與內(nèi)部鏈段發(fā)生溶劑化作用，使高分子溶質(zhì)的體積脹大的過(guò)程。溶解：隨著溶劑不斷擴(kuò)散到高分子內(nèi)部，溶劑化作用加強(qiáng)。達(dá)到無(wú)限溶脹的過(guò)程。3、溶解度參數(shù)：溶（解）度參數(shù)：內(nèi)聚能密度的平方根4、混合熵：將兩種物質(zhì)混合在一起的熵的變化。混合熱：將兩種物質(zhì)混合在一起熱焓的變化?；旌献杂赡埽ㄕ莆沼?jì)算公式）=混合熱-混合熵*溫度5、Huggins參數(shù)：衡量溶劑分子和聚合物分子之間相互作用程度的參數(shù)。擴(kuò)張因子：表征高分子鏈擴(kuò)張程度的參數(shù)，其值等于實(shí)測(cè)分子鏈的均方末端距與無(wú)擾均方末端距之比的平方根。溫度：處于狀態(tài)下的溫度。溶

14、劑：處于狀態(tài)下的溶劑。狀態(tài)：溶劑與高分子鏈段之間的相互作用力等于鏈段與鏈段之間的作用力的這種狀態(tài)。6、增塑劑：添加到線(xiàn)形聚合物中使其塑性增大的物質(zhì)(高沸點(diǎn)、低揮發(fā)性)。7、凝膠：溶劑滲透到交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)后所形成的溶脹體凍膠：少量溶劑擴(kuò)散滲透到未交聯(lián)聚合物內(nèi)部后所形成的聚合物濃溶液二、問(wèn)答題1、非晶聚合物與結(jié)晶聚合物的溶解過(guò)程有何區(qū)別？（1）非晶聚合物的溶解過(guò)程：先溶脹，后溶解（2）結(jié)晶聚合物的溶解：結(jié)晶聚合物具有三維有序結(jié)構(gòu)，分子鏈之間的排列堆砌非常緊密，晶格力非常大。所以結(jié)晶聚合物的溶解比非晶聚合物困難。這也是結(jié)晶聚合物的耐溶劑性能優(yōu)于非晶聚合物的原因。1）極性的結(jié)晶聚合物結(jié)晶聚合物中含有部分非晶

15、相（極性的）成分，它與強(qiáng)極性溶劑接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的溶劑化作用，放出的熱使晶格被破壞，從而使結(jié)晶部分也發(fā)生溶脹和溶解。因此它在室溫下就可以溶解。2）非極性結(jié)晶聚合物非極性結(jié)晶聚合物的溶解過(guò)程分為兩個(gè)階段：1）加熱破壞晶格使之轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài)；2）與溶劑發(fā)生溶脹進(jìn)而溶解。2、用內(nèi)聚能密度或溶解度參數(shù)相近原則判斷聚合物溶解能力的依據(jù)是什么？混合熵是大于0的，要使混合自由吉布斯能小于0，則混合熱必須越小越好。由溶解度參數(shù)公式可知：當(dāng)越接近于0，混合熵就越小，即當(dāng)和相接近時(shí)，聚合物越容易溶解。3、高分子溶液與理想溶液有何區(qū)別？1) 一個(gè)大分子的體積要比一個(gè)小分子的體積大得多；2) 溶劑分子之間、高分子鏈段

16、之間、以及溶劑分子和鏈段之間的作用力不相等（Hm0，Vm0）；3) 由于單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)，大分子在溶液中的構(gòu)象數(shù)很多，混亂度增大。這種構(gòu)象熵的存在使得在分子數(shù)目一定的情況下高分子溶液的混合熵Sm大于理想溶液的混合熵Sim。4、為什么尼龍6 在室溫下可溶解在某些溶劑中，而線(xiàn)形的聚乙烯在室溫下卻不能?答：1）尼龍和聚乙烯都是結(jié)晶性的聚合物，其溶解要使晶區(qū)熔融才能溶解。2）而尼龍是極性的聚合物，如果置于極性溶劑之中，與極性的溶劑作用會(huì)放出熱量從而使晶區(qū)熔融，繼而溶解。3）聚乙烯是非極性的聚合物，要使其晶區(qū)熔融只能升溫至其熔點(diǎn)附近，然后溶于適當(dāng)?shù)娜軇┲胁拍苋芙狻Ｋ跃垡蚁┰诔叵虏荒苋芙庠谌軇┲小?、如何由基團(tuán)摩爾引