第五章 聚合物的分子运动和转变
1．聚合物分子运动的特点: ①.运动单元的多重性 ②.分子运动的时间依赖性 ③.分子运动的温度依赖性
2．运动单元的多重性： A.具有多种运动模式 B.具有多种运动单元
A.具有多种运动模式:由于高分子的长链结构，分子量不仅高，还具有多分散性，此外，它还可以带
有不同的侧基，加上支化，交联，结晶，取向，共聚等，使得高分子的运动单
元具有多重性，或者说高聚物的分子运动有多重模式
B.具有多种运动单元:如侧基、支链、链节、链段、整个分子链等
* 各种运动单元的运动方式
①.链段的运动: 主链中碳-碳单键的内旋转, 使得高分子链有可能在整个分子不动, 即分子链质量
中心不变的情况下, 一部分链段相对于另一部分链段而运动
②.链节的运动: 比链段还小的运动单元
③.侧基的运动: 侧基运动是多种多样的, 如转动, 内旋转, 端基的运动等
④.高分子的整体运动: 高分子作为整体呈现质量中心的移动
⑤.晶区内的运动: 晶型转变，晶区缺陷的运动，晶区中的局部松弛模式等
3．分子运动的时间依赖性: 在一定的温度和外力作用下, 高聚物分子从一种平衡态过渡到另一种平衡态
需要一定时间的，这种现象即为分子运动的时间依赖性; 因为各种运动单元的运动都需克服内
摩擦阻力, 不可能瞬时完成
4．松弛现象：除去外力，橡皮开始回缩，其中的高分子链也由伸直状态逐渐过渡到卷曲状态，即松弛状
态。故该过程简称松弛过程。 5．松弛时间τ : 形变量恢复到原长度的1/e 时所需的时间 6．分子运动的温度依赖性：
①.温度升高,使分子的内能增加：运动单元做某一模式的运动需要一定的能量, 当温度升高到运动
单元的能量足以克服的能垒时,这一模式的运动被激发。
②.温度升高使聚合物的体积增加：分子运动需要一定的空间, 当温度升高到使自由空间达到某种运
动模式所需要的尺寸后, 这一运动就可方便地进行。
7．黏弹行为的五个区域： ①.玻璃态 ②.玻璃化转变区 ③.高弹态（橡胶-弹性平台区） ④.粘弹转变区 ⑤.粘流态
8．图- -：模量－温度曲线----各区的运动单元、特点、名字、描述
玻璃化转变为高弹态，转变温度称为玻璃化温度Tg
高弹态转变为粘流态，转变温度称为粘流温度Tf
* 非晶聚合物：
①.从相态角度来看，玻璃态，高弹态，粘流态均属液相，即分子间的相互排列均是无序的。它们之
间的差别主要是变形能力不同，即模量不同。因此称为力学状态。
②.从分子运动来看，三种状态只不过是分子(链段)运动能力不同而已。因此，从玻璃态、高弹态、
粘流态的转变均不是热力学的相变，当然，Tg ，Tf 不是相转变温度。
(一)玻璃态
()()t -τΔx t =Δx 0e
①.由于温度较低，分子热运动能低，链段的热运动能不足以克服主链内旋转的势垒，因此，链段
处于被“冻结”状态，分子链几乎无运动。
②.只有侧基、链节、短支链等小运动单元的局部振动及键长，键角的变化，因此弹性模量很高，
通常为104~1011Pa，形变很小(0.1～1%)。
③.具有虎克弹性行为，质硬而脆，类似玻璃，因而称为玻璃态。
(二)玻璃化转变区
①.在3～5℃范围内，几乎所有性质都发生突变(例如热膨胀系数、模量、介电常数、折光指数等)。
②.从分子运动机理看，在此温度链段已开始“解冻”，即链段的运动被激发，整个大分子链还无法
运动, 但链段开始发生运动, 。
③.由于链段绕主链轴的旋转使分子的形态不断变化，即由于构象的改变，长链分子可以外力作用
下伸展(或卷曲)，因此弹性模量迅速下降3～4个数量级，形变迅速增加，聚合物行为与皮革
类似。
(三)高弹态（橡胶-弹性平台区）
①.Tg ②.运动单元：链段、链段运动激化, 但分子链间无滑移，受力后能产生可以回复的大形变,称之为 高弹态, 为聚合物特有的力学状态. τ减小到与测量时间同一数量级，可观察到链 段运动，可以实现高聚物的构象改变。 ③.高弹态的弹性模量只有0.1～10Mpa ：在温度－形变曲线上出现平台区，受较小的力就可以发 生很大的形变(100～1000%)，而且当除去外力后，形变 可以恢复，聚合物表现出橡胶行为。 (四)粘弹转变区 ①.由于温度的进一步升高，链段的热运动逐渐剧烈，链段沿作用力方向的协同运动，不仅使分子 链的形态改变而且导致大分子的重心发生相对位移。对应的转温度Tf称为粘流温度 ②.聚合物既呈现橡胶弹性, 又开始呈现流动性，弹性模量下降，形变迅速增加，因而称为粘弹转 变区。 ③.转变温度称为粘流温度，记作Tf (五)粘流态 ①.T>Tf， ②.由于链段的剧烈运动，整个链分子重心发生相对位移，即产生不可逆形变，聚合物呈现粘弹性 液体状，因而称为粘流态，行为与小分子液体类似。 ③.运动单元：整个分子链 试验观察t同整个高分子链移动的τ同数量级 ④.力学性质：粘性流动，形变不可恢复 9．模量：是材料受力时应力与应变的比值，是材料抵抗变形能力的大小。模量越大，材料刚性越好。10．玻璃化转变：高聚物的玻璃化转变是指非晶态高聚物从玻璃态到高弹态的转变 ①.对非晶聚合物，从高温降温时，聚合物从橡胶态变为玻璃态；从低温升温时，聚合物从玻璃态变 为橡胶态。 ②.对晶态高分子来说，玻璃化转变是指其中非晶部分的这种转变。 11．发生玻璃化转变的温度叫做玻璃化温度,记作T g T g的学术意义：①.聚合物分子链柔性②.表征高聚物的特征指标高聚物刚性因子越大，玻璃化转变温度越高 T g的工艺意义：①.是非晶热塑性塑料(如PS, PMMA和硬质PVC聚氯乙烯等)使用温度的上限 ②.是非晶性橡胶(如NR天然橡胶, BSR Rubber丁苯橡胶等)使用温度的下限 12．玻璃化温度测定---常用的是膨胀法 13．软化点：如丁耐热温度、热变形温度、维卡耐热温度等，这些温度统称软化点。用以衡量塑料的 最高使用温度 14．WLF 从很多聚合物的实验结果得知，玻璃态是的自由体积分数为一常数，即 所以，玻璃态可以看作是等自由体积分数状态。 15．影响Tg 的因素 ①.结构因素： A.高分子链的柔顺性 B.高分子链的几何结构 C.高分子链的相互作用 ②.实验条件: A.外力 B.温度 * 影响Tg 的结构因素 Tg 是表征聚合物性能的一个重要指标，从分子运动的角度看，它是链段开始“冻结”的温度，因 此: 凡是导致链段的活动能力增加的因素均使Tg 下降, 而导致链段活动能力下降的因素均使Tg 上升。 凡是能影响高分子链柔性的因素，都对Tg 有影响。 ①.主链结构的影响 A.主链结构为-C-C-、-C-N-、-Si-O-、-C-O-等单键的非晶态聚合物，由于分子链可以绕单键内旋转，链的柔性大，所以Tg 较低。 B.当主链中含有苯环、萘环等芳杂环时，使链中可内旋转的单键数目减少，链的柔顺性下降，因而Tg 升高。例如PET 的Tg = 69℃，PC 的Tg = 150℃。 C.孤立双键>单键>共轭双键 主链柔性↑-Si-O- > -C-O- > -C-C- T g ↓ PE Tg= -123oC Tg= -83oC Tg = -68oC ②.侧基的影响 A.当侧基-X 为极性基团时，由于使内旋转活化能及分子间作用力增加，因此Tg 升高。 B.若-X 是非极性侧基，其影响主要是空间阻碍效应。侧基体积愈大，对单键内旋转阻碍愈大，链 的柔性下降，所以Tg 升高。 (A) 极性取代基：极性越大，内旋转受阻程度及分子间相互作用越大，Tg 也随之升高。 (B) 非极性取代基团:对Tg 的影响主要表现为空间位阻效应，侧基体积越大，位阻越明显， Tg 升高。 (C) 对称性取代基:由于对称性使极性部分相互抵消，柔性增加， Tg 下降。 (D)侧基的体积:注意 :并不是侧基的体积增大，Tg 就一定要提高。例如聚甲基丙烯酸酯类的侧基增 大，Tg 反而下降，这是因为它的侧基是柔性的。侧基越大则柔性也越大，这 种柔性侧基的存在相当于起了增塑剂的作用（内增塑），所以使Tg 下降。 ③.构型对Tg 的影响: A.全同Tg < 间同Tg B.顺式Tg < 反式Tg ④.分子量对Tg 的影响 A.分子量对Tg 的影响可用下式表示 B.当分子量较低时，Tg 随分子量增加而增加；当分子量达到某 一临界值时，Tg →Tg(∞)，不再随分子量改变。 (A)分子量低的聚合物有更多的链末端 (B)链末端比链中间部分有较大的自由体积 ⑤.分子间作用力: A.极性：极性越大，Tg 越高。 B.氢键：氢键使Tg 增加。 C.离子键：使 %5.2025.0==g f 度/108.44⨯=f a O Si CH 3CH 3 n O CH 2n Tg 增加。 16．当分子量较低时，Tg 随分子量增加而增加；当分子量达到某 一临界值时，Tg →Tg(∞)，不再随分 子量改变。为什么？ 分子量低的聚合物有更多的链末端 链末端比链中间部分有较大的自由体积 17．玻璃化温度:是链段运动的松弛时间与实验的观察时间相当时的温度，故冷却越快，观察时间越短， 测得的Tg 越高。一般，升降温度速度提高10倍，测得的Tg 升高3o C 。 18．Tg 是链段开始运动或开始冻结的温度 19．增塑剂:添加某些低分子组分使聚合物Tg 下降的现象称为外增塑作用，所加的低分子物质称为增塑剂。 * 一般增塑剂分子与高分子具有较强的亲和力，会使链分子间作用减弱 (屏蔽效应) ，同时， 增塑剂分子小，活动能力强，可提供链段运动的空间，因此Tg 下降，同时流动温度Tf 也会 降低，因而加入增塑剂后可以降低成型温度，并可改善制品的耐寒性。 20．聚合物结晶的必要条件:是分子结构的对称性和规整性，这也就是影响其结晶能力、结晶速度的主要结构因素。 21．大量实验事实说明，链的结构越简单，对称性越高，取代基的空间位阻越小，链的立体规整性越好， 则结晶速度越好。 22．影响结晶能力、结晶速度的主要结构因素有？（文字描述） (一)结晶能力 ①.链的对称性和规整性：分子链的对称性越高, 规整性越好, 越容易规则排列形成高度有序的晶格 ②.影响结晶能力的其它因素： A.分子链的柔性：柔性差，则结晶能力低。聚对苯二甲酸乙二酯的结晶能力要比脂肪族聚酯 B.支化：高压聚乙烯由于支化，其结晶能力要低于低压法制得的线性聚乙烯．支化越多，结晶下降。 C.交联：轻度交联聚合物尚能结晶，高度交联则完全失去结晶能力。交联越多，结晶下降。 D.分子间力：分子间的作用力大，会使分子链柔性下降，从而影响结晶能力；但分子间形成氢键时， 则有利于晶体结构的稳定。 E.分子量：分子量大，结晶速度变慢。 (二)影响结晶速度的因素 * 结晶过程主要分为成核与生长两个过程，因此，影响成核和生长过程的因素都对结晶速度有影响 主要包括: A.结晶温度 B.外力, 溶剂, 杂质 C.分子量 ①.链的对称性和规整性：分子链的对称性越高, 规整性越好, 越容易规则排列形成高度有序的晶格 ②.分子量：分子量大，结晶速度变慢。 ③.共聚物： 23．结晶速度的表述 规定体积收缩进行到一半时所需要的时间倒数 为此温度下的结晶速度，单位s －1min －1 h －1 。 24．K n 跟那些因素有关 聚合物的等温结晶过程可用Avrami 式中:V —聚合物的比容比体积； K —结晶速率常数； n —Avrami 指数，它与成核的机理和晶粒生长的方式有关，其值为晶粒的生长维数和成核过程的 时间维数之和。 K –其物理意义也是表征结晶速度。 ☐ 结晶过程主要分为成核与生长两个过程，因此，影响成核和生长过程的因素都对结晶速度有影响 12/1-t 主要包括: A.结晶温度 B.外力, 溶剂, 杂质 C.分子量 25．最大结晶速度温度： 温度单位为K 26．熔融、熔限、升温的现象。 ①.物质从结晶状态变为液态的过程称为熔融。 熔融过程中，体系自由能对温度T 和压力p 的一阶导数（即体积和熵）发生不连续变化，转变温 度与保持平衡的两相的相对数量无关，按照热力学的定义，这种转变为一级相转变。 ②.熔融过程中有一较宽的温度范围称为熔限，在这个温度范围内，发生边熔融变升温的现象。 结晶聚合物边熔融变升温的现象是由于试样中含有完善程度不同（片晶厚度不同）的晶体。 27．结晶温度 结晶聚合物的熔点和熔限与晶体形成的温度有关，实验表明，结晶温度越低，熔点越低，熔限越宽。在较高温度下结晶，则熔点越高，熔限越窄。结晶温度越高，晶片厚度越厚，熔点越高 问：在低温下结晶的聚合物其熔化范围较宽；在较高温度下结晶的聚合物熔化范围较窄；两直线交点处， 熔化范围消失。这个熔化范围，一般称之为熔限。为什么会发生这种现象呢？ 答：这是因为结晶温度较低时，链的活动能力差，不允许链段进行充分的排列，因而形成了规整度不同 的晶体。规整性差的晶体在较低温度下即会瓦解，而规整性好的晶体要待更高温度才能熔融，因而形成较宽的熔限且熔点较低。如果结晶温度升高，则链段活动能力增强，生成的晶体较完整，则熔点高，熔限也窄。所以，熔限随结晶温度的变化，实质是晶体结构完整性分布的反映。 第六章 弹性橡胶 1．弹性橡胶的特点 A.弹性形变大 可达1000 ％，金属<1％ B.弹性模量小，E 很小 C.形变需要时间 D.形变时伴随着热效应 E.泊松比较大，ν＝0.49，接近液体，拉伸时体积保持不变。 F.未交联的橡胶发生的是不可逆的形变。 * 最大的特点是：高弹性和粘弹性 2．弹性模量：是表征材料抵抗变形能力的大小, 其值的大小等于发生单位应变时的应力。模量越大，越 不容易变形，材料刚性越大。 3．公式 ① .应变应力 ②.切应变切应力 各向同性材料而言，杨氏模量E 、切变模量G 、体积模量B 三者的关系: 4．ν :泊松比:在拉伸实验中，材料横向应变与纵向应变之比值的负数，它是反映材料性质的重要参数 max (0.80~0.85)m T T =2(1)3(12)E G B νν=+=- 5 上述表明：橡胶拉伸时，内能几乎不变，只要引起熵的变化，橡胶弹性是熵弹性 第七章 聚合物的粘弹性 1．几个现象 * 高聚物力学性质随时间而变化的现象称为力学松弛或粘弹现象。 ①．在一定温度和恒定应力作用下，观察试样应变随时间增加逐渐增大的蠕变现象； ②．在一定温度和恒定应变条件下，观察试样内部的应力随时间增加而逐渐衰减的应力松弛现象； ③．在一定温度和循环（交变）应力作用下，观察试样应变滞后于应力变化滞后现象。 2．高聚物蠕变性能反映了材料的尺寸稳定性和长期负载能力，有重要的实用性。主链含芳杂环的刚性链 聚合物，具有较好的抗蠕变性能，成为广泛应用的工程塑料，可以代替金属材料加工机械零件。对于蠕变比较严重的材料，使用时必须采用必要的补救措施。例如，硬聚氯乙烯有良好的抗腐蚀性能，可以用于加工话工管道、容器或塔器等设备。但它容易蠕变，使用时必须增加支架以防止因蠕变而影响尺寸稳定性，减少使用价值。聚四氟乙烯是塑料中摩擦系数最小的品种，因而具有良好的自润滑性能，是很好的密封材料。但是，由于其蠕变现象很严重，不能制造齿轮或精密机械元件。橡胶可采用用硫化交联的办法阻止不可逆的黏性流动。 3．应力松弛：在恒温下保持一定的恒定应变时，材料的应力随时间而逐渐减小的力学现象。 例如：拉伸一块未交联的橡胶，拉至一定长度，保持长度不变，随时间的增加，内应慢慢衷减至零。 * 应力松驰的原因： 当高聚物一开始被拉长时，其中分子处于不平衡的构象，要逐渐过渡到平衡的构象，也就是链段 不得不顺着外力的方向运动，因而产生内部应力，以与外力相抗衡。但是通过链段热运动调整分子构象，使缠结点散开，分子链相互滑移，逐渐恢复其蜷曲的原状，内应力逐渐减少或消除。 4．时温等效原理：从分子运动的松弛性质可以知道，同一个力学松弛现象，即可在较高的温度下、较短 的时间内观察到，也可以在较低的温度下、较长的时间内观察到。因此，升高温度与 延长时间对分子运动时是等效的，对聚合物的粘弹性行为也是等效的。这就是时温等 效原理。 5．计算题的公式： 当选Tg 为参考温度时， 则WLF 方程变为： ①半经验公式，Tg 参考温度，普适对所有聚合物 ②温度Tg ～Tg ＋100℃(明显粘弹性) αT 移动因子： 第八章 聚合物的屈服和断裂 1．概念 ①．强度：在较大外力的持续作用或强大外力的短期作用下，材料将发生大形变直至宏观破坏或断 裂，对这种破坏或断裂的抵抗能力称为强度。 ②．脆性断裂：与材料的弹性响应相联系，在断裂前试样断裂均匀，断裂时，裂纹迅速垂直于应力 6 .51,44.1721== C C 0 0ττ==t t a T 方向，断裂面不显出明显的推迟形变，σ－ε曲线是线性的，ε<5%,断裂能小，由张应 力引起的－是键长变化的结果。 ③．韧性断裂：屈服点以后的断裂，产生大形变，断面显示外延形变（缩颈的结果），σ－ε曲线是非 线性的，ε>5%，由剪切应力引起的－链段运动的结果。 * 材料断裂的方式与其形变性质有着密切的联系。例如，脆性断裂是缺陷快速扩展的结果，而韧性 断裂是屈服后的断裂。高分子材料的屈服实际上是材料在外力 作用下产生的塑料形变。 2．图—应力-应变曲线图 非结晶聚合物形变经历了普弹形变、应变软化（屈服）、塑性形变（强迫高弹形变）、应变硬化 四个阶段 材料在屈服点之前发生的断裂称为脆性断裂；在屈服点后发生的断裂称为韧性断裂 A.从曲线上可得评价聚合物性能的力学参数: Y ：屈服点 σy ：屈服强度 εy ：屈服伸长率 B ：:断裂点 σb ：断裂强度 ε：断裂伸长率 拉伸强度σi （ σy ，σb ） 杨氏模量 断裂能:OYB 面积 B.从分子运动解释非结晶聚合物应力－应变曲线 I: 普弹形变 小尺寸运动单元的运动引起键长键角变化。形变小可回复 II ：强迫高弹形变 在大外力作用下冻结的链段沿外力方向取向 III ：粘流形变 在分子链伸展后继续拉伸整链取向排列， 使材料的强度进一步提高。形变不可回复 C.强迫高弹形变的定义 处于玻璃态的非晶聚合物在拉伸过程中屈服点后产生的较大应变，移去外力后形变不能回复。 A A E σσεε∆==∆ A Y B 屈服点 弹性极限点 断裂点 A εB εA σY σB σ应变软化 塑性形变 εy O N D 若将试样温度升到其Tg 附近，该形变则可完全回复，因此它在本质上仍属高弹形变，并非粘流 形变，是由高分子的链段运动所引起的。 这种形变称为强迫高弹形变 D.晶态聚合物在单向拉伸时典型的应力-应变曲线如下图： OA-普弹形变 YN －屈服，缩颈（应变变大，应力下降） ND －强迫高弹形变 DB-细颈化试样重新被均匀拉伸， 应变随应力增加－应变硬化 3．图：----温度的影响 非晶聚合物在不同温度下的σ-ε曲线如图8： T T b T g T >T f ，粘流态--5 分析： 曲线1：在玻璃态（T 《T b ）：直线关系，形变小，高模量， 原因是由侧基等运动单元引起键长键角的变化引起。 曲线2.3： T b 外力除去后，形变不能回复， 但是温度升高到玻璃化温度时，形变回复。 曲线4：处于高弹态，无缩颈，不出现屈服点，形变大，原因是在不大外力作用下的高分子链沿外力取 向，产生高弹形变。 曲线5：粘流态，熔体，模量很小。不可逆形变。 N Y D B A O 应变 应力 总之,温度升高，材料逐步变软变韧，断裂强度下降，断裂伸长率增加；温度下降，材料逐步变硬变脆，断裂强度增加，断裂伸长率减小 4．聚合物材料在取向方向上的强度随取向程度的增加而很快增大，此时，分子量和结晶度的影响较小，性能主要由取向状况决定 5．应力-应变曲线的五种类型 软－硬：模量强－弱：屈服强度韧－脆：断裂能 6．银纹现象 银纹现象为聚合物所特有，它是聚合物在张应力作用下，于材料某些薄弱地方出现应力集中而产生局部的塑性形变和取向，以至于在材料表面或内部垂直于应力方向上出现长度为100µm、宽度为10 µm 左右、厚度约为1 µm的微细凹槽的现象或裂纹的现象 A．银纹不是空的，银纹体的密度为本体密度的50%，折光指数也低于聚合物本体折光指数，因此在银纹和本体之间的界面上将对光线产生全反射现象，呈现银光闪闪的纹路（所以也称应力发白）。 加热退火会使银纹消失。 B．银纹与裂缝或裂纹不同，它们仍然具有强度。 7．强度：A.拉伸强度B.抗弯强度C.压缩强度 ①.强度:是由分子间作用力和化学键决定，分子间作用力具有加和性，随着分子量的增对应力应变曲 线的影响而增加，当分子量小时分子间作用力小于化学键，破坏发生在分子间，当分子量大到比化学键大时，破坏发生在化学键上，强度与分子量无关 A.拉伸强度：是在规定的实验温度、湿度、是实验速度下，在标准试样上沿轴向施加拉伸载荷直至 断裂前试样承受的最大载荷P与试样横截面（宽度b和厚度d的乘积）的比值，通常 用σt 表示。 B.弯曲强度（挠曲强度）是在规定实验条件下对标准试样施加静弯曲力矩直到试样断裂为止. ②．影响聚合物强度的因素 bd P t = σ A.极性基团或氢键 B.主链上含芳杂环结构 C.适度的交联 D.结晶度大 E.取向好 F.加入增塑剂 G.缺陷存在 ③．结晶度增加，拉伸强度、弯曲强度和弹性模量均有提高。 8．聚合物的增强： * 增强途径---物理方法：填料----活性粒子、纤维、液晶 * 补强原理：填料活性表面（羧基、酚基、醌基）同聚合物作用产生了附加的交联结构因此加入填料的增强效果同其在聚合物中浸润性关系很大，浸润性越大，补强越明显。 ①．粉状填料增强：----填料同聚合物不相容，因此形成多相复合材料。加入填料的目的： A.惰性填料：加入廉价的填料降低成本。稀释作用，使材料强度降低。 B.活性填料：提高材料的强度。 增强效果主要取决于填料的种类、尺寸、用量、表面性质（亲和性）以及填料在高分子基材中的分散状况 & 粉状填料：木粉，碳黑，轻质二氧化硅，碳酸镁，氧化锌同某些塑料和橡胶复合，可显著改善性能。例如：木粉加入酚醛树脂，可在很大范围内不降低拉伸强度，而大幅度提高冲击 强度。原因：木粉吸收了一部分冲击能量而起到阻尼的作用。 & 天然橡胶中添加20％的胶体碳黑，拉伸强度可从16MPa,提高到20MPa。丁苯橡胶由于不能结晶， 强度只有3.5MPa，加入碳黑后，补强效果明显，可达22～25MPa接近天然橡 胶的水平。 ②．纤维增强： A.纤维状填料：棉，麻，丝，等天然纤维，玻璃纤维，碳纤维，石墨纤维，硼纤维，超细金属 纤维与晶须纤维等 B.基体：热塑性树脂、热固性树脂、橡胶类 ③．高分子液晶增强剂：带有柔性链段的热致液晶+热塑性聚合物 & 随着增强剂含量的增加，聚合物的弹性模量和拉伸强度增加，而断裂伸张率下降。由韧性向脆性转变。 * 在热固性塑料中，常以玻璃布为填料，得到所谓玻璃纤维层压塑料，强度可与钢铁媲美。 9．冲击强度:试样在受到冲击载荷W的作用下单位断面面积（或单位缺口长度）所消耗的能量。是表征 W：冲断试样所消耗的功 b*d:冲断试样的厚度和宽度 单位：KJ/m2 10．塑料增韧 * 聚合物的增韧----常用的方法： A.弹性体增韧 B.刚性有机粒子增韧 C.超细无机粒子增韧 (1)橡胶增韧塑料 A.增韧效果取决于分散相相畴大小和界面粘接力,即两者相容性. B.达到良好增韧效果的条件 a、橡胶相作为分散相存在 b、橡胶相与塑料相有良好的界面粘接力 c、橡胶相的Tg远低于使用温度 (2)刚性粒子增韧 A.刚性有机粒子增韧：拉伸时，由于基体与分散相之间的模量和泊松比差别致使基体对刚性粒子产 生赤道面上的强压力而发生脆韧—转变，刚性粒子发生“冷流”而吸收能 量。 B.刚性无机粒子增韧:刚性粒子促使基体在断裂过程中产生塑性变形吸收能量. e.g PVC+CaCO3 C.刚性粒子增韧的条件是:基体必须具有一定韧性. 第九章 聚合物的流变性 1．牛顿流体： ①．牛顿流体:流动行为符合牛顿流动定律的流体称为牛顿流体 A.牛顿流体：水、甘油、高分子稀溶液。 B.粘度η：反映液体流动阻力，单位Pa·S C.牛顿流体的粘度仅与流体分子的结构和温度有关，与切应力和切变速率无关。 ②．粘度η:是流体内部反抗这种流动的内摩擦阻力,与分子间的缠绕程度和分子间的相互作用有关， 单位: N·m/S2, Pa·s 2．非牛顿流体: 不符合牛顿流动定律,称为非牛顿流体.通常可以用流动曲线来作判定。 3．图—各种类型的流体 N-牛顿流体; D-切力增稠流体（胀流体） const ==.γτη切变速率粘度切应力------=•• γητγητ. S-切力变稀流体（假塑性流体） iB-理想的宾汉流体; PB-假塑性宾汉体 （1）宾汉流体(塑性体): 剪切应力小于一定值σy,流体不动,当≥σ σy 时,才产生牛顿流动.例如:牙膏,涂料和泥浆 . （2）假塑性流体: 粘度随着剪切速率的增加而变小,切力变稀(流动性变好)—:例如大多数的聚合物熔体. （3）膨胀性流体: 随着剪切速率的增加,粘度变大,切力变稠. 例如:胶乳、泥沙等. 流凝体: 维持恒定的切变速率,粘度随着时间的增加而增大的流体。某种结构的形成，饱和聚酯等 触变体: 维持恒定的切变速率,粘度随着时间的增加而减小的流体。内部物理结构的破坏； 胶冻、油漆等。 4．表观粘度（ ηa ）: ①定义:在流动曲线上取一点,其切应力 σ 与切变速度为 ŕ 之比值。 5．公式： 该公式称幂律方程。式中K 和 n 为材料参数， 称为 材料的流动指数或非牛顿指数，等于在 双对数坐标图中曲线的斜率。K 是与温度有关的稠度系数。 此公式说明表观粘度与形变速率有关 6．零切粘度>表观粘度>无穷切粘度（极限粘度） 7．熔体指数：（MI ）:工业上采用的方法 塑料的熔体指数是在标准化的熔体指数仪中测定的。首先将聚合物加热到一定温度，使之完全熔融。然后加上一定的负荷(2160g)作用，使之从标准毛细管中流出。单位时间10min 流出聚合物的质量(克数)即为该聚合物的熔体指数（MI ）。 对同种聚合物，在相同的条件下，MI 越大，流动性越好 8．门尼粘度 在一定温度下（通常100︒C ）和一定的转子速度下，测定未硫化的橡胶对转子转动的阻力。通常表示 为MI 1003+4即试样100︒C 下预热3min 转动4min 的测定值。 门尼粘度值越小，生胶流动性越好。 9．影响聚合物熔体粘度的因素 ①．加工条件： A.温度 B.剪切速率 C.剪切应力 D.压力 ②．结构因素: A.分子量 B.分子量分布 C.支化 D.熔体结构 (1) 粘度的分子量依赖性 分子量M 大, 分子链越长, 链段数越多, 要这么多的链段协同起来朝一个方向运动相对来说要难些。此外, 分子链越长, 分子间发生缠结作用的几率大, 从而流动阻力增大, 粘度增加。 n K γτ ⋅=1-⋅==n a K γγτη ••••+=↑↑>↑=↓↑<γτηγηγηγnlog log log ,,,1n ,,,1n ,,1n K ，胀流体牛顿流体不变假塑性流体γτ ln ln d d n =γσ ln ln -•=-γησσy 1 . - = n a K γ η A ．M < Mc B ．M > Mc (2) 加工条件的影响 阿累尼乌斯方程:当T >Tg+100时： ∆E η - 粘流活化能 高分子流动时的运动单元: 链段(的协同运动) ∆E η 由链段的运动能力决定, 与分子链的柔顺性有关, 而与分子量无关!! 10．温敏性材料 一般分子链越刚硬或分子间作用力越大，则流动活化能越高，这类聚合物是温敏性的。 → 刚性链 → ∆E η大 → 粘度对温度敏感 → 温敏材料 11．聚合物熔体的弹性效应 ①．弹性效应的表现： A.韦森堡效应，包轴现象 B.挤出胀大 C.不稳定流动 A.韦森堡效应，包轴现象，爬杆效应: 当轴在液体中旋转时，离轴越近的地方剪切速率越大，故法向应力越大，相应地，高分子链的 弹性回复力越大，从而使熔体沿轴向上挤，形成包轴现象。 B.挤出胀大（巴拉斯效应） ①．模孔入口处流线收敛，在流动方向产生速度梯度，因而高分子熔体在拉力下产生拉伸弹性 形变，当口模较短时，这部分形变来不及完全松弛掉，出口模时要回复 ②．熔体在口模中流动时有法向应力差，由此产生的弹性形变在出口模后也要回复 12．为了确保制品尺寸的精确性和稳定性，在模具设计时，必须考虑模孔尺寸与胀大比之间的关系，通 常模孔尺寸应比制品尺寸小一些，才能得到预定尺寸的产品。 η1~1.60w =KM η3~3.40w =KM /E RT a Ae ηη∆=/E RT a Ae η η∆= 高分子物理重要知识点 (1人评价)|95人阅读|8次下载|举报文档 高分子物理重要知识点 (1人评价)|96人阅读|8次下载|举报文档 1 高分子物理重要知识点第一章高分子链的结构 1.1高分子结构的特点和内容高分子与低分子的区别在于前者相对分子质量很高，通常将相对分子质量高于约1万的称为高分子，相对分子质量低于约1000的称为低分子。相对分子质量介于高分子和低分子之间的称为低聚物（又名齐聚物）。一般高聚物的相对分子质量为104~106，相对分子质量大于这个范围的又称为超高相对分子质量聚合物。英文中“高分子”或“高分子化合物”主要有两个词，即polymers和Macromolecules。前者又可译作聚合物或高聚物；后者又可译作大分子。这两个词虽然常混用，但仍有一定区别，前者通常是指有一定重复单元的合成产物，一般不包括天然高分子，而后者指相对分子质量很大的一类化合物，它包括天然和合成高分子，也包括无一定重复单元的复杂大分子。与低分子相比，高分子化合物的主要结构特点是：（1）相对分子质量大，由很大数目的结构单元组成，相对 分子质量往往存在着分布；（2）主链有一定的内旋自由度使分子链弯曲而具有柔顺性；（3）高分子结构不均一，分子间相互作用力大；（4）晶态有序性较差，但非晶态却具有一定的有序性。（5）要使高聚物加工成为有用的材料，需加入填料、各种助剂、色料等。高分子的结构是非常复杂的，整个高分子结构是由不同层次所组成的，可分为以下三个主要结构层次（见表1－1）：表1-1高分子的结构层次及其研究内容 名称内容备注链结构一级结构（近程结构）结构单元的化学组成键接方式构型（旋光异构，几何异构）几何形状（线形，支化，网状等）共聚物的结构指单个大分子与基本结构单元有关的结构二级结构（远程结构）构象（高分子链的形状）相对分子质量及其分布指由若干重复单元组成的链段的排列形状三级结构（聚集态结构、聚态结构、超分子结构）晶态非晶态取向态液晶态织态指在单个大分子二级结构的基础上，许多这样的大分子聚集在一起而成的聚合物材料的结构由于高分子结构的如上特点，使高分子具有如下基本性质：比重小，比强度高，弹性，可塑性，耐磨性，绝缘性，耐腐蚀性，抗射线。此外，高分子不能气化，常难溶，粘度大等特性也与结构特点密切相关。 1.2高分子链的近程结构高分子链的化学结构可分为四类：（1）碳链高分子，主链全是碳以共价 高分子物理重点 1、结晶度、晶粒尺寸、片晶厚度 ⑴结晶度：试样中结晶部分所占的质量分数或者体积分数。 ⑵测定方法：（测试方法不同，结晶度也不同） ①密度法：依据是分子链在晶区规整堆砌，故晶区密度大于非晶区密 度ρc＞ρa。试样密度可用密度梯度管进行实测，晶区和非晶区的密度分别认为是聚合物完全结晶和完全非结晶时的密度。完全结晶的密度即晶胞密度。完全非结晶的密度可以从熔体的比体积-温度曲线外推到被测温度求得，也可以把熔体淬火，以获得完全非结晶的试样后进行实测。 ②X-射线分析法：测定晶态聚合物结晶度的依据是总的相干散射强度 等于晶区和非晶区相干散射强度之和。 ③量热法：根据聚合物熔融过程中的热效应来测定结晶度的方法。（= 聚合物试样的熔融热/100%结晶试样的熔融热）当温度在聚合物的熔点和玻璃化温度之间，结晶聚合物的非晶区处于橡胶弹性平台区。此时，结晶度高，材料拉伸强度、模量、硬度高，断裂伸长率减小，冲击强度稍有下降。而温度在Tg以下时，结晶聚合物的非晶区处于玻璃态区，结晶度增加，材料脆性增大。两相并存的晶态聚合物通常呈乳白色、不透明。当结晶度减小时，透明度增加。此外，结晶度达40%以上的晶态聚合物，其最高使用温度是结晶熔点Tm，热性能优于非晶聚合物或轻度结晶的聚合物。 结晶度高低还影响材料的耐溶剂性，气体、蒸气或液体的渗透性， 化学反应活性等。 ⑶晶粒尺寸：（利用X射线衍射曲线测定） ⑷片晶厚度l：定义为长周期内结晶部分的厚度，l=l’ X c。长周期l’是晶态聚合物中，相邻片晶中心的间距，包括结晶部分和非晶部分。Xc是试样的结晶度。 2、聚合物的取向结构 ⑴概念：高分子的取向是指在外力（拉伸、牵引、挤出）作用下，其大分子链、链段或结晶高分子中的晶体结构沿外力作用方向择优排列的结构。 ⑵取向机理： ①非晶态聚合物：取向条件（温度、拉伸速度等）不同其取向单元也 不同。在适当温度时，拉伸可以链段取向，即链段沿外场方向平行排列，但整个分子链的排列仍然是杂乱的。链段取向是通过单键的内旋转来完成的，这种取向过程在高弹态下即能进行。在较高温度时，拉伸可以使分子链取向，即整个分子链均沿外场方向平行排列。整链的取向要求高分子各链段的协同运动才能实现，需在粘流态下进行。在外力的作用下首先发生链段取向，然后再发展到整个大分子链。 合成纤维的牵伸。在牵伸提高纤维取向度从而提高其拉伸强度的同时，断裂伸长率降低了很多。这是由于取向过度，分子排列过于规整，分子间相互作用力太大，纤维弹性太小，呈现脆性。为了使纤维同时具有高强度和适当的弹性，在加工成型时可以利用 1 / 8 构象：具有一定组成和构型的高分子链通过单键的内旋转而形成的分子中的原子在空间的排列 柔性： 高分子链中单键内旋的能力； 高分子链改变构象的能力； 高分子链中链段的运动能力； 高分子链自由状态下的卷曲程度。 链段：两个可旋转单键之间的一段链，称为链段 影响柔性因素： 1支链长，柔性降低;交联度增加，柔顺性减低。 2一般分子链越长，构象数越多，链的柔顺性越好。 3分子间作用力越大，聚合物分子链所表现出的柔顺性越小。分子链的规整性好，结晶，从而分子链表现不出柔性。 控制球晶大小的方法： 1控制形成速度； 2采用共聚方法，破坏链的均一性和规整性，生成较小的球晶； 3外加成核剂，可获得小甚至微小的球晶。 聚合物的结晶形态： 1单晶：稀溶液，慢降温，螺旋生长 2球晶：浓溶液或熔体冷却 3树枝状晶：溶液中析出，低温或浓度大，分子量大时析出； 4纤维状晶：存在流动场，分子量伸展，并沿流动方向平行排列； 5串晶：溶液低温，边结晶边搅拌； 6柱晶：熔体在应力作用下冷却结晶； 7伸直链晶：高压下融融结晶，或熔体结晶加压热处理。 结晶的必要条件： 1内因： 化学结构及几何结构的规整性； 2外因：一定的温度、时间。 结晶速度的影响因素： 1温度——最大结晶温度：低温有利于晶核形成和稳定，高温有利于晶体生长； 2压力、溶剂、杂质：压力、应力加速结晶，小分子溶剂诱导结晶； 3分子量：M 小结晶速度块，M 大结晶速度慢； 熔融热焓?H m ：与分子间作用力强弱有关。作用力强，?H m 高 熔融熵?S m ：与分子间链柔顺性有关。分子链越刚，?S m 小 聚合物的熔点和熔限和结晶形成的温度T c 有一定的关系： 结晶温度Tc 低(< Tm )，分子链活动能力低，结晶所得晶体不完善，从而熔限宽，熔点低； 结晶温度Tc 高(~ Tm )，分子链活动力强，结晶所得晶体更加完善，从而熔限窄，熔点高。 取向：在外力作用下，分子链沿外力方向平行排列。聚合物的取向现象包括分子链、链段的取向以及结晶聚合物的晶片等沿特定方向的择优排列。 取向机理： 1高弹态：单键的内旋转。外力作用下，链段取向；外力解除，链段解取向 2粘流态：高分子各链段的协同运动。外力作用下，分子链取向；外力解除，分子链解取向 3结晶高聚物：非晶区取向，可以解取向；晶粒取向，不易解取向 取向度： 高分子合金又称多组分聚合物， 在该体系中存在两种或两种以上不同的聚合物， θ θθ22sin 2 31)1cos 3(21-=-=f 分子运动是联系结构与性能的桥梁：聚合物物分子运动的规律，研究聚合物在不同条件下的力学状态和相应的热转变。 高分子的结构层次 微观结构特征要在材料的宏观性质上表现出来，则必须通过材料内部分子的运动。 为了研究高聚物的宏观性质（力学、电子、光子等方面性能），只了解高聚物的结构还不行，还必须弄清高聚物分子运动的规律，才能将微观结构与宏观结构性能相结合，才能了解高聚物结构与性能的内在联系。 不同物质，结构不同，在相同外界条件下，分子运动不同，从而表现出的性能不同。相同物质，在不同外界条件下，分子运动不同，从而表现出的性能也不同。 (1)分子运动的多样性 分子运动单元的多重性 ①链段的运动——主链中碳-碳单键的内旋转，使得高分子链有可能在整个分子不动，即分子链质量中心不变的情况下，一部分链段相对于另一部分链段而运动。由于分子内旋转是导致分子链柔顺性的根本原因，而高分子链的内旋转又受其分子结构的制约，因而分子链的柔顺性与其分子结构密切相关。 高分子链能够通过内旋转作用改变其构象的性能称为高分子链的柔顺性。高分子链能形成的构象数越多，柔顺性越大。 ②链节的运动——比链段还小的运动单元 ③侧基的运动——侧基运动是多种多样的，如转动，内旋转，端基的运动等 ④高分子的整体运动——高分子作为整体呈现质量中心的移动 ⑤晶区内的运动——晶型转变，晶区缺陷的运动，晶区中的局部松弛模式等 多种运动方式小尺寸运动单元（链段尺寸以下） 大尺寸运动单元（链段尺寸以上） 分子运动的时间依赖性 ——聚合物从一种平衡态通过分子运动到另一种新的平衡态总是需要时间的。 松弛过程： τ /0t e x x -?=? △x0——橡皮在外力作用下的长度增量 △x ——除去外力后t 时间橡皮长度的增量 t ——观察时间 τ——松弛时间，形变量恢复到原长度的1/e 时所需的时间.取决于材料固有性质和温度、外力大小，不是单一值。低分子10-8~10-10s, 可以看着是无松弛的瞬时过程。高分子， 10-1~10+4 s 或更大, 可明显观察到松弛过程。 橡胶形变回复曲线 分子运动的温度依赖性 温度对高分子运动的二个作用： (1) 使运动单元动能增加，令其活化。 (2) 温度升高，体积膨胀，提供了运动单元可以活动的自由空间 结果：使松弛过程加快，松弛时间变短。 RT E e /0?=ττ 聚合物的力学状态及其转变 聚合物的物理状态从热力学和动力学不同角度可分为相态和聚集态。相态是热力学概念，由自由焓、温度、压力和体积等热力学参数决定。聚集态是动力学概念，是根据物体对外场（外部作用）特别是外力场的响应特性进行划分，所以也常称为力学状态. 而玻璃态、高弹态和粘流态称为非晶态聚合物的力学三态。 聚合物试样的温度--形变曲线（或称热--机械曲线） 三态两区 : 第一章 1高分子链近程结构和远程结构的主要内容，并能举亦说明各自对性能的影响？ 一次（近程）结构：是构成高分子链的最基本微观结构，包括化学组成、构造、构型和共聚物的序列结构。 近程结构：直接影响Tm、p、溶解性、粘度、粘附性 二次（远程）结构：大分子链的大小（分子量、均方旋转半径和均方末端距）和形态（高分子链的构象、柔性与刚性） 远程结构：（小分子没有，大分子独有）：赋予高分子链柔性，致使聚合物有高弹性。 2构象、构型、柔顺性、链段、自由连接链、等效自由连接链等基本概念？ 构型（configuration）是指分子中由化学键所固定的原子、原子团在空间的排列。构象 （conformation）可定义为由于单键的内旋转而产生的大分子在空间的不同形状。构象与构型区别:构型的改变一定要通过化学键的破坏和重组（近程结构）• 构象的改变不设计化学键的破坏，在外力作用下很容易改变，不管在外力作用下高分子链呈现什么固定的形态或形状都属于构象的范畴.（远程结构） 所谓柔顺性，高分子链能够通过内旋转作用改变其构象的性能称为高分子链的柔顺性。高分子链能形成的构象数越多，柔顺性越大。高分子的柔顺性是高分子材料的性能不同于小分子物质的主要原因。 把由若干个键组成的一段链作为一个独立运动的单元，称为“链段”。 自由连接链（freely jointed chain）：即键长I固定，键角q不固定，内旋转自由的理想化模型（即不考虑键角限制和内旋转位垒障碍）。 将一个原来含有n个键长为I、键角6固定、旋转不自由的键组成的链，视为一个含有Z个长度为b的链段组成的等效自由连接链。 3何谓高斯链？髙斯链与自由结合链的差别？高斯链的本质特征是什么？在什么条件下高分子链呈现为高斯链？即具有高斯链的形态。 1）将一个原來含有n个键长为I、键角6固定、旋转不自由的键组成的链，视为一个含有Z个长度为b的链段组成的等效门由连接链，其分布符合高斯分布函数，故称作这种舟分子链称为“拓斯链”。 2）高斯链（等效自由连接链）：真实存在，以链段为研究对象；自由连接链（或自由旋转链）：理想模型，以化学键为研究对象。 3）选择合适的溶剂和温度，可以使溶剂分子对高分子构象所产生的干扰不计，此时高分子链段间的相立作用等链段与浴剂分子间的相互作用，这样的条件称为8条件，在8条件卜测定的髙分子尺寸称为无扰尺寸。无扰尺寸是高分子本身结构的反映。 4影响柔顺性的因素有哪些？并能判断不同分子链间柔顺性的大小。 1）分子结构对链的静态柔顺性的影响 （1）主链结构： i主链全由单键组成的，一般柔性较好。柔顺性：一Si-O->-C-O->-C-C-ii由于芳杂环不能内旋转，所以主链中含有芳杂环结构的高分子链柔顺性较差； iii主链含有孤立双键，柔顺性较好。原因双键邻近的单键的内旋转位垒减小，双键旁的单键内旋转容易，所以可作为橡胶；但是带有共辘双键的高分子链不能内旋转，像聚苯、聚乙焕，都是刚性分子。 （2）取代基（侧基）： i侧其非极性：体积大，空间位阻愈大，柔顺性差。PS 高分子物理知识点总结 高分子物理是研究高分子物质物理性质的科学。下面店铺给你分享高分子物理知识点总结，欢迎阅读。 高分子物理知识点总结 高分子链的构型有旋光异构和几何异构两种类型。 旋光异构是由于主链中的不对称碳原子形成的，有全同、间同和无规三种不同的异构体(其中，高聚物中全同立构和间同立构的总的百分数称为等规度。)。 全同(或等规)立构：取代基全部处于主链平面的一侧或者说高分子全部由一种旋光异构单元键接而成间同立构：取代基相间地分布于主链平面的两侧或者说两种旋光异构单元交替键接 无规立构：取代基在平面两侧作不规则分布或者说两种旋光异构单元完全无规键接 几何异构是由于主链中存在双键而形成的，有顺式和反式两种异构体。 构象：原子或原子基团围绕单键内旋转而产生的空间分布。 链段：把若干个键组成的一段链作为一个独立运动的单元 链节(又称为重复单元)：聚合物中组成和结构相同的最小单位 高分子可以分为线性、支化和交联三种类型。其中支化高分子的性质与线性高分子相似，可以溶解，加热可以熔化。但由于支化破坏了高分子链的规整性，其结晶能力大大降低，因此支化高分子的结晶度、密度、熔点、硬度和拉伸强度等，都较相应的线性高分子的低。 交联高分子是指高分子链之间通过化学键形成的三维空间网络结构，交联高分子不能溶解，只能溶胀，加热也不能熔融。 高分子链的构象就是由单键内旋转而形成的分子在空间的不同形态。 单键的内旋转是导致高分子链呈卷曲构象的根本原因，内旋转越自由，卷曲的趋势就越大。这种不规则的卷曲的高分子构象称为无规线团。 高分子链的内旋转并不是完全自由的，有键角和空间位阻的限制。 自由结合链的内旋转没有键角和位垒限制;自由旋转链有键角限制，但没有空间位阻的限制。自由结合链和自由旋转链都是假想的理想链，实际中是不存在的。 实际的高分子链既不是自由结合链，也不是自由旋转链，但可以看作是一个等效的自由结合链。 柔顺性：高分子链能够改变其构象的性质 末端距：线性高分子的一端到另一端的距离 内聚能：克服分子间的作用力，把1mol液体或者固体移到其分子间的引力范围之外所需要的能量(单位体积内的内聚能则称为内聚能密度) 聚合物在不同的条件下结晶，可以形成不同的形态。 聚合物的单晶一般只能在极稀溶液中(浓度小于0.1%)缓慢结晶才能形成。 在不存在应力或流动的情况下，当结晶性的高聚物从浓溶液中析出，或从熔体中冷却结晶时，倾向于生成球晶(球晶在正交偏光显微镜下观察，呈特有的黑十字消光图案)。 高分子链在晶体中的构象由等同规则和能量最低原理决定，可采取螺旋链或平面锯齿链构象。 高分子链的结构对其结晶能力有重要的影响。 高分子链的对称性越高，越容易结晶;等规度越高，结晶能力越强(反式异构体的结晶能力要高于顺式异构体)。一般而言，分子链越柔顺，结晶能力越强;但是柔顺性太好时，反而不能结晶;支化和交联都会使结晶能力下降。 高聚物的结晶过程，包括晶核的形成和晶粒的成长两个步骤。成核的方式有均相成核和异相成核。聚合物总的结晶速度是由成核速度和结晶生长速度共同决定的;而总的结晶速度可以用膨胀计法、光学解偏振法、示差扫描量热法等测定(结晶度可以用密度法和DSC等方法进行测定)。 聚合物的等温结晶过程可以用Avrami方程来描述，Avrami指数 名词解释： 1. 时间依赖性：在一定的温度和外力作用下，高聚物分子从一种平衡态过渡到另一种平衡 态需要一定的时间 2. 松弛时间τ :橡皮由ΔX(t)恢复到ΔX(0)的 1/e 时所需的时间 3. 松弛时间谱：松弛过程与高聚物的相对分子质量有关，而高聚物存在一定的分子量分布， 因此其松弛时间不是一个定值，而呈现一定的分布。 4. 时温等效原理：升高温度或者延长观察时间(外力作用时间)对于聚合物的分子运动是 等效的，对于观察同一个松弛过程也是等效的。 5. 模量：材料受力时，应力与应变的比值 6. 玻璃化温度：为模量下降最大处的温度。 7. 自由体积：任何分子的转变都需要有一个自由活动的空间 ,高分子链活动的空间 8. 自由体积分数(f)：自由体积与总体积之比。 9. 自由体积理论：当自由体积分数为 2.5%时，它不能够再容纳链段的运动，链段运动的冻 结导致玻璃化转变发生。 10. 物理老化：聚合物的某些性质随时间而变化的现象 11. 化学老化：聚合物由于光、热等作用下发生的老化 12. 外增塑：添加某些低分子组分使聚合物 T g 下降的现象 13. 次级转变或多重转变： Tg 以下，链段运动被冻结，存在需要能量小的小尺寸运动单元的 运动 14. 结晶速率：物品结晶过程进行到一半所需要时间的倒数 15. 结晶成核剂：能促进结晶的杂质在结晶过程中起到晶核的作用 16. 熔融：物质从结晶态转变为液态的过程 17. 熔限：结晶聚合物的熔融过程，呈现一个较宽的熔融温度范围 18. 熔融熵S m ：熔融前后分子混乱程度的变化 19. 橡胶: 施加外力时发生大的形变，外力除去后可以恢复的弹性材料 20. 应变: 材料受到外力作用而所处的条件使其不能产生惯性移动时 ,它的几何形状和尺寸 将发生变化 21. 附加应力：可以抵抗外力的力 22. 泊松比：拉伸实验中材料横向应变与纵向应变比值的负数 23. 热塑性弹性体：兼有橡胶和塑料两者的特性，在常温下显示高弹，高温下又能塑化成型 24. 力学松弛：聚合物的各种性能表现出对时间的依赖性 25. 蠕变：在一定的温度下和较小恒应力的持续作用下，材料应变随时间的增加而增大的现 象 26. 应力松驰：在恒定温度和形变保持不变条件下，聚合物内部应力随时间的增加而逐渐衰 减的现象 27. 滞后：聚合物在交变应力作用下形变落后于应力变化的现象 高分子物理重要知识点 第一章高分子链的结构 1.1高分子结构的特点和内容 高分子与低分子的区别在于前者相对分子质量很高，通常将相对分子质量高于约1万的称为高分子，相对分子质量低于约1000的称为低分子。相对分 子质量介于高分子和低分子之间的称为低聚物（又名齐聚物）。一般高聚物的相对分子质量为104~106，相对分子质量大于这个范围的又称为超高相对分子质 量聚合物。 英文中“高分子”或“高分子化合物”主要有两个词，即polymers和Macromolecules。前者又可译作聚合物或高聚物；后者又可译作大分子。这两个 词虽然常混用，但仍有一定区别，前者通常是指有一定重复单元的合成产物，一般不包括天然高分子，而后者指相对分子质量很大的一类化合物，它包括天 然和合成高分子，也包括无一定重复单元的复杂大分子。 与低分子相比，高分子化合物的主要结构特点是： （1）相对分子质量大，由很大数目的结构单元组成，相对分子质量往往存在着分布； （2）主链有一定的内旋自由度使分子链弯曲而具有柔顺性； （3）高分子结构不均一，分子间相互作用力大； （4）晶态有序性较差，但非晶态却具有一定的有序性。 （5）要使高聚物加工成为有用的材料，需加入填料、各种助剂、色料等。 高分子的结构是非常复杂的，整个高分子结构是由不同层次所组成的，可分为以下三个主要结构层次（见表1－1）： 表1-1高分子的结构层次及其研究内容 由于高分子结构的如上特点，使高分子具有如下基本性质：比重小，比强度高，弹性，可塑性，耐磨性，绝缘性，耐腐蚀性，抗射线。 此外，高分子不能气化，常难溶，粘度大等特性也与结构特点密切相关。 1.2高分子链的近程结构 高分子链的化学结构可分为四类： （1）碳链高分子，主链全是碳以共价键相连：不易水解 （2）杂链高分子，主链除了碳还有氧、氮、硫等杂原子：由缩聚或开环得到，因主链由极性而易水解、醇解或酸解 （3）元素有机高分子，主链上全没有碳：具有无机物的热稳定性及有机物的弹性和塑性 （4）梯形和螺旋形高分子：具有高热稳定性 由单体通过聚合反应连接而成的链状分子，称为高分子链。聚合度：高分子链中重复单元的数目； 除结构单元的组成外，端基对聚合物的性能影响很大：提高热稳定性 链接结构是指结构单元在高分子链的联接方式（主要对加聚产物而言，缩聚产物的链接方式一般是明确的）。 单烯类的键接方式有头－尾键接（一般以此中方式为主）和聚α－烯烃头－头（或称尾－尾）键接两类。 聚二烯烃的键接结构有1，4加成和1，2或3，4加成，如聚丁二烯只有1，4和1，2两种，而聚异戊二烯则三种都有。（注意1，2或3，4加成物相当 于聚α－烯烃，因而还进一步有不同的键接结构和旋光异构） 1，4加成的聚二烯烃由于内双键上的基因排列方式不同而又分为顺式和反式两种构型，称为几何异构体。顺式重复周期长（0.816nm），不易结晶，弹性好，是很好的橡胶；反之反式重复周期短，易结晶，不宜用作橡胶。 聚α－烯烃的结构单元存在不对称碳原子，每个链节都有d和l两种旋光异构体，它们在高分子链中有三种键接方式（即三种旋光异构体）： 1 高分子物理知识点 高分子物理是研究聚合物分子在物理场中的行为和性质的学科。聚合物是由一些单体分子通过化学键结合而成的巨大分子，其分 子量多数达到百万或以上。高分子物理的研究范围主要包括聚合 物的物理结构、热力学性质、电学性质、机械性质、输运性质、 光学性质等方面。 一、聚合物的物理结构 聚合物的物理结构是指聚合物高分子链的构象状态。聚合物高 分子链的构象状态受到其化学结构、聚合反应的条件、处理温度 等多种因素的影响。根据高分子链形态的不同，可将聚合物的物 理结构分为直线型、支化型和交联型。 1. 直线型聚合物物理结构 直线型聚合物是高分子链结构较为简单、规则的聚合物。它通 常由一根直线型链构成，其中的结构单元重复出现，链端没有分 支或交联结构。高分子的线密度、分子量和分子结构对其物理性 质有很大的影响。 2. 支化型聚合物物理结构 支化型聚合物指非直线型、分子链有分支结构的聚合物。分支 结构对于聚合物的物理性质有很大的影响，由于支化结构的存在，使得聚合物高分子链的平均距离更大，聚合物的分子间距离变大，导致其性能发生变化。支化型聚合物化学结构和分支类型的不同，会对聚合物的物理性质产生巨大的影响。 3. 交联型聚合物物理结构 交联型聚合物是由互相交联的高分子链构成的聚合物。它们通 常具有三维结构，分子间有交联点连接。交联型聚合物的物理性 质比支化型聚合物更为复杂。不同交联密度、交联桥、交联方式 等会对其物理性质产生很大的影响。 二、热力学性质 聚合物的热力学性质主要包括相变、热力学函数、相平衡、玻 璃化转变等方面。 1. 相变 相变是指物质从一个物理状态到另一个物理状态的变化。聚合 物相变通常指聚合物高分子间和高分子和外界环境间的相变。聚 合物的相变通常与聚合物的物理结构、温度和压强等相关。 2. 热力学函数 热力学函数是描述物质宏观性质的基本物理量，它包括熵、焓、自由能等，具体热力学函数的选择取决于所研究的问题和体系。 3. 相平衡 聚合物在不同温度和压强下处于不同的相态平衡中，可以通过 研究相平衡来揭示聚合物的热力学性质。 4. 玻璃化转变 与其它材料不同，聚合物近似于非晶体，具有特殊的玻璃化转 变现象。在聚合物的玻璃化转变过程中，会发生物理交错和链段 变化，影响聚合物的力学性质和导电性质等。 三、电学性质 高分子物理期末复习要点 名词解释 1、玻璃化转变：是分子链段获得了足够的能量，以协同方式开始运动，不断改变构象，所导致的一系列物理性质如形变、模量、比体积、比热、密度、粘度、折光指数、介电常数等发生突变或不连续变化的过程。 2、时温等效原理：同一黏弹过程既可在较高温度和较短时间（或较高频率）外力作用下完成，也可在较低温度和较长时间（或较低频率）外力作用下完成。 3、构型：是指分子中由化学键所固定的原子在空间的排列，这种排列是稳定的。要改变构型,必须经过化学键的断裂和重组。 4、应力集中：如果材料存在缺陷,受力时材料内部的应力平均分布状态将发生变化，使缺陷附近局部范围内的应力急剧地增加,远远超过应力平均值,这种现象称为应力集中。 5、构象：由于单键链旋转而产生的分子在空间的不同形态。 6、链段：分子链内可以自由取向并在一定范围内独立运动的最小单元。 7、松弛过程：聚合物在外界条件改变或受外力作用的条件下，需要一定的时间才能从一种平衡状态过渡到另一平衡状态，此过程即松弛过程。 8、蠕变：恒温条件下，恒定应力作用于材料产生的应变随时间延长而增大的现象。 9、应力松弛：发生弹性应变的材料维持其应变恒定所需应力随时间延长而逐渐减小的现象。 10、第二维利系数与Huggins参数：第2维利系数A与Huggins 参数χ意义类似，均指聚合物分子链段之间以及链段与溶剂分子之间的相互作用、溶液中链段间的排斥作用与链段-溶剂分子间作用竞争结果的量度。 11、Θ温度：溶液过量化学位等于零的温度，此时聚合物分子链 处于“无扰状态”。 12、屈服：材料在拉伸或压缩过程中，当应力超过弹性极限后，变形增加较快，材料失去了抵抗继续变形的能力。当应力达到一定值时，应力虽不增加，而变形却急速增长的现象，称为屈服。 13、银纹：聚合物在张力的作用下，出现在材料的缺陷或薄弱处，与主应力方向相垂直的长条微细凹槽，由于光线在微裂纹的表面发生全反射，它在透明塑料中呈现为肉眼可见的明亮条纹。 另外还有一个概念：强迫高弹性变 问答题 1、什么叫自由结合链？ 链的化学键不占有体积，内旋转时无键角和位垒限制。 2、简述一种测定θ温度的实验方法。 测定一系列不同温度T下高分子溶液的第二维利系数A 2，用A 2 对T作图，得一 曲线，此曲线与A 2 =0直线的交点所对应的温度即是θ温度。 3、为什么称理想橡胶的弹性为熵弹性？ 因为理想橡胶在形变过程中只有熵的变化，而无内能的变化。 4、为什么聚合物熔体的粘度会随剪切应力增大而降低（剪切变稀）？ 因为高分子是长链分子，在剪切应力的作用下，容易通过链段运动而取向，导致粘度下降，剪切应力越大，取向程度越高，粘度下降越明显，因此聚合物熔体的粘度会随剪切应力增大而降低。 5、简述一种测定第二维里系数的实验方法。 在一定温度下，分别测定几个不同浓度的高分子稀溶液的渗透压Π，以Π/C 对 C 作图得一直线，从直线的斜率可求得改温度下的第二维利系数A 高分子物理重要知识点复习和思考 什么是高分子？ 是由一类相对分子质量很高的分子聚集而成的化合物，也称为高分子、大分子等。大多数高分子的相对分子质量在一万到百万之间，其分子链是由许多简单的结构单元通过共价键重复连接而成。 什么是聚合物的柔顺性？聚合物为什么具有柔顺性？影响聚合物柔顺性的因素有哪些？ 高分子链能够改变其构想的性质称为柔顺性 高分子由于分子量大，分子键中能够内旋转的化学键很多，内旋转使其具有大量不同卷曲程度的构象 主链结构，侧链基结构，分子间作用力，分子链的规整度，分子量的大小，支化和交联 什么是液晶？液晶具有什么性质？聚合物都可以形成液晶吗？ 某些物质的结晶受热熔融或被溶剂溶解之后，虽然失去固态物质的刚性，而获得液态物质的流性，却仍然部分地保存着晶态物质分子的有序排序，从而在物理性质牲呈现各向异性，形成一种兼有晶体和液体部分性质的过度状态，这种中间状态称为液晶态，处在这种状态下的物质成为液晶。 什么是聚合物的力学三态？对应的特征温度是什么？聚合物的力学三态有什么特点？交联聚合物有粘流态吗？ 聚合物的力学三态是玻璃态、高弹态和粘流态 一般把玻璃态向高弹态的转变叫做玻璃化转变，形态转变过程的 温度区间称为玻璃化温度；高弹态向黏流态转变，这个转变过程区间的温度称为黏流温度。 玻璃态链段运动被冻结，形变小，可逆，模量高；高弹态链段运动被激活，形变大，可逆，模量低；粘流态分子整链运动被激活，形变很大且不可逆，模量很小，处于粘性流动状态。 交联聚合物没有粘流态 什么是形变～温度曲线？ 在一定的力学负荷下，高分子材料的形变量与温度的关系称为高聚物的温度-形变曲线 什么是数均分子量？测试数均分子量的方法有哪些？ 以数量为统计权重的平均分子量为数均分子量 端基分析法，蒸气压渗透法，沸点升高法，渗透压法 什么是晶态聚合物的插线板模型？ 分子链的排列方式与老式电话交换台的插线板相似，分子链一头在晶胞内，另一头接到晶胞外，毫无规则，也不紧凑，构成非晶区。什么是构象？什么是构型？两者有什么区别？ 构型：由于分子中存在不对称中心而产生的异构体中的原子或取代基团的空间排列关系。 构象：由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态。 区别：构象是由于单键的内旋转而产生的分子中原子在空间位置上的变化，而构型则是分子中由化学键所固定的原子在空间的排列；构象的改变不需打破化学键，而构型的改变必须断裂化学键。 高分子物理重点分解 第五章聚合物的分子运动和转变 1．聚合物分子运动的特点:①.运动单元的多重性②.分子运动的时间依赖性③.分子运动的温度依赖性2．运动单元的多重性：A.具有多种运动模式B.具有多种运动单元 A.具有多种运动模式:由于高分子的长链结构，分子量不仅高，还具有多分散性，此外，它还可以带有不同的侧基， 加上支化，交联，结晶，取向，共聚等，使得高分子的运动单元具有多重性，或者说高聚物的分子运动有多重模式 B.具有多种运动单元:如侧基、支链、链节、链段、整个分子链等某各种运动单元的运动方式 ①.链段的运动:主链中碳-碳单键的内旋转,使得高分子链有可能在整个分子不动,即分子链质量中心不变的情 况下,一部分链段相对于另一部分链段而运动 ②.链节的运动:比链段还小的运动单元 ③.侧基的运动:侧基运动是多种多样的,如转动,内旋转,端基的运动等④.高分子的整体运动:高分子作为整体呈现质量中心的移动 ⑤.晶区内的运动:晶型转变，晶区缺陷的运动，晶区中的局部松弛模式等 3．分子运动的时间依赖性:在一定的温度和外力作用下,高聚物分子从一种平衡态过渡到另一种平衡态需要一定时间 的，这种现象即为分子运动的时间依赖性;因为各种运动单元的运动都需克服内摩擦阻力,不可能瞬时完成 4．松弛现象：除去外力，橡皮开始回缩，其中的高分子链也由伸直状态逐渐过渡到卷曲状态，即松弛状态。故该过程 简称松弛过程。 -tτΔ某t=Δ某0e5．松弛时间:形变量恢复到原长度的1/e时所需的时间 6．分子运动的温度依赖性： ①.温度升高,使分子的内能增加：运动单元做某一模式的运动需要一定的能量,当温度升高到运动单元的能量足 以克服的能垒时,这一模式的运动被激发。 ②.温度升高使聚合物的体积增加：分子运动需要一定的空间,当温度升高到使自由空间达到某种运动模式所需要 的尺寸后,这一运动就可方便地进行。 7．黏弹行为的五个区域：①.玻璃态②.玻璃化转变区③.高弹态（橡胶-弹性平台区）④.粘弹转变区⑤.粘流态8．图--：模量－温度曲线----各区的运动单元、特点、名字、描述 玻璃化转变为高弹态，转变温度称为玻璃化温度Tg高弹态转变为粘流态，转变温度称为粘流温度Tf 某非晶聚合物： 名词解释 θ温度:在某一温度下聚合物溶于某一溶剂中,其分子链段间的相互吸引与溶剂化以及排斥体积效应所表现出的相斥力相等,无远程相互作用,高分子处于无扰状态,排斥体积为0,该溶液的行为符合理想溶液行为,此时溶液的过量化学为为0,溶液为θ溶液,此时温度称为θ温度。 内聚能密度与溶度参数:内聚能密度定义为单位体积凝聚体汽化时所需要的能量。溶度参数定义为内聚能密度的平方根。 时温等效原理:升高温度与延长时间对分子运动是等效的,对聚合物的粘弹行为也是等效的力学松弛:高聚物的力学性质随时间的变化,它包括蠕变、应力松弛、滞后、力学损耗。泊松比:材料拉伸时横向应变与纵向应变比值之负数,是一个反映材料性质的重要参数。构型与构象:构型是指分子中由化学键所固定的原子的空间排列。构象是指由于单键的内旋转而产生的分子中原子的空间位置上的变化。 液晶:一些物质的结晶结构受热溶融或被溶剂溶解之后,表观上虽然失去了固体物质的刚性,变成了具有流动性的液体物质,但结构上仍然保持着一维或二维有序排列,从而在物理性质上呈现出各向异性,形成一种兼有部分晶体和液体性质的过度状态(液晶状态),处在这种状态下的物质称为液晶。 银纹:聚合物在张应力的作用下,在材料某些薄弱的地方出现应力集中而产生的局部的塑性形变和取向,以至于在材料的表面或者内部垂直于应力方向出现微细凹槽的现象。 内聚能密度:定义克服分子间作用下,1mol的凝聚体汽化时所需的能量为内聚能密度,表征分子间作用力的强弱。 应力松弛:在恒定温度和形变保持不变的情况下,聚合物内部的应力随时间的增加而逐渐衰减的现象。 链段:高分子链上能独立运动(或自由取向)最小单元。 溶胀:高聚物溶解前吸收溶剂而体积增大的现象。 蠕变:在一定的温度和较小的恒定应力作用下,材料的应变随时间的增加而增大的现象。构象:由于单键内旋转而产生的高分子链在空间的不同形态。 泊松比:材料拉伸时横向应变与纵向应变比值之负数,是一个反映材料性质的重要参数。构型:分子中由化学键所固定的原子的空间排列。 力学松弛:高聚物的力学性质随时间的变化,包括蠕变、应力松弛、滞后、力学损耗。 时温等效原理:升高温度与延长时间对分子运动是等效的,对聚合物的粘弹行为也是等效的。假塑性流体:指随着切变速率的增加,聚合物的熔体或溶液的粘度下降的一类流体。 高斯链:因为等效自由结合链的链段分布符合末端距的径向分布函数(高斯分布函数),故称等效自由结构链。 高分子柔顺性:高分子链能够改变其构象的性质。 熔限:聚合物边熔融边升温的温度范围。 填空 测定聚合物结晶度的方法:密度法、X射线衍射法、量热法。 高聚物在θ条件下,超额化学位ΔμE1=0,其高分子链段间以及链段与溶剂分子间的相互作用相等,溶液呈现无扰状态。 第三章 高聚物的分子运动 3.1 高聚物的分子热运动 1. 高分子热运动的特点 1. 运动单元的多重性。除了整个分子的运动(即布朗运动)外还有链段、链节、侧基、支链等的运动(称微布朗运动). 2. 运动时间的依赖性。高分子热运动是一个松驰过程。在外场作用下物体从一种平衡状态通过分子运动过渡到另一种平衡状态是需要时间的，这个时间称为松弛时间，记作τ. /0t x x e τ-= 当t=τ时， 10x x e -= 式中0x 是外力未除去时塑料丝增加的长度，x (t)是外力除去后，在t 时间内测出塑料丝增加的长度，τ为常数。 因而松驰时间定义为: x 变到等于0x 的1e -时所需要的时间.它反映某运动单元松弛过程的快慢.由于高分子运动单元有大有小， τ不是单一值而是一个分布，称为”松弛时间谱”. 3. 分子运动的温度依赖性. 温度对高分子的热运动有两方面的作用：①使运动单元活化。②温度升高使高聚物发生体积膨胀。升高温度加快分子运动，缩短松驰时间，即有 /0E RT e ττ= 式中E 为活化能， 0τ为常数. 如果高聚物体系的温度较低，运动单元的松驰时间τ就较长，因而在较短时间内将观察不到松驰现象；但是如果温度升高，缩短了运动单元的松驰时间τ，就能在较短的时间内观察到松驰现象。 2. 高聚物的力学状态和热转变 在一定的力学负荷下，高分子材料的形变量与温度的关系式称为高聚物的温度-形变曲线(或称热机械曲线) ①线型非晶态高聚物的温度-形变曲线. 线形非晶态聚合物的形变-温度曲线 玻璃态:链段运动被冻结，此时只有较小的运动单元如链节、侧基等的运动，以及键长键角的变化，因而此时的力学性质与小分子玻璃差不多，受力后变形很小(0.01%~0.1%)，且遵循胡克定律，外力除后立即恢复.这种形变称为普弹形变. 玻璃态转变:在3~5℃范围内几乎所有的物理性质都发生突变，链段此时开始运动，这个转变温度t称为玻璃态转变温度(T g). 高弹态:链段运动但整个分子链不产生移动.此时受较小的力就可发生很大的形变(100%~1000%)，外力除去后可完全恢复，称为高弹形变.高弹态是高分子所特有的力学状态. 流动温度:链段沿作用力方向的协同运动导致大分子的重心发生相对位移，聚合物呈现流动性，转变温度称为流动温度(T f). 粘流态:与小分子液体的流动相似，聚合物呈现粘性液体状，流动产生了不可逆变形. 高分子物理学 高分子物理学是物理学的一个重要分支，研究的对象是高分子材料 的结构、性质和行为。高分子材料是由大量重复的分子单元组成的材料，具有独特的物理性质和化学性质，广泛应用于各个领域，如材料 科学、化学工程、制药、医学等。 第一部分: 高分子材料的结构和性质 高分子材料的结构非常关键，决定了它们的性质和性能。高分子材 料的主要结构特点是长链状，由大量的重复单元组成。常见的高分子 材料有聚合物、纤维素、塑料等。聚合物是高分子材料的一种，具有 高分子量和宽分子量分布。 高分子材料的性质与其分子结构和分子量有关。高分子材料通常具 有较高的分子量和较长的链状结构，使得材料具有强大的内聚力和宏 观强度。此外，高分子材料还具有较高的柔韧性、延展性和机械强度，具有优异的电绝缘性和热稳定性。 第二部分: 高分子物理学的研究方法 高分子物理学通过多种实验和理论手段对高分子材料进行研究。其中，最常用的方法之一是聚合反应，通过化学反应将单体转化为高分 子材料。另外，高分子物理学还利用各种表征技术对高分子材料进行 结构分析，例如核磁共振、质谱和红外光谱等。 高分子物理学还包括对高分子材料的物理性质和行为的研究。例如，通过测量高分子材料的机械性能、热性能和电性能等，可以评估材料 的质量和适用性。此外，高分子物理学还涉及高分子材料的流变学、动力学和力学行为的研究。 第三部分: 高分子材料的应用领域 高分子材料在各个领域都有广泛的应用。在材料科学领域，高分子材料被用于制备各种高分子复合材料和纳米材料，具有重要的应用价值。在化学工程领域，高分子材料可以应用于上百种化学工艺，如溶剂回收、膜分离和反应容器等。 高分子材料还在制药和医学领域有着重要的应用。例如，聚乙二醇等高分子材料可以用于药物传递和细胞培养，具有良好的生物相容性和可控释放性能。此外，高分子材料还被广泛应用于医疗设备、人工器官和药物缓释系统等方面。 结论 高分子物理学作为物理学的一个分支，研究了高分子材料的结构、性质和行为。高分子材料具有独特的结构特点和物理性质，被广泛应用于各个领域。随着科学技术的发展和进步，高分子物理学的研究将进一步推动高分子材料的创新和应用。 高分子物理学领域的研究重点高分子物理学是近年来快速发展的交叉学科，研究范畴涉及材 料科学、化学、物理学、生物科学等多个领域。高分子物理学的 主要研究对象是高分子材料，这是一种重要的工程材料，在现代 化生产和生活中发挥着巨大的作用。高分子物理学的发展不仅推 动着高分子材料的开发和应用，而且在解决环境和生态问题、推 动科技进步以及提升国际竞争力等方面也起到着重要作用。本文 将从高分子物理学的研究重点，从基础研究到应用研究两个方面 进行探讨。 一、基础研究 1. 高分子材料的分子结构和形态 分子结构和形态是高分子材料物理性质的决定因素。高分子材 料具有高分子形态和膜形态两种形态特征，分子量、分子量分布、分子结构和共聚物组成等结构参数是研究高分子材料形态、热力 学和流变性能的关键因素。因此，研究高分子材料分子结构和形态，对于深入了解高分子材料的特性和性能具有重要的意义。 2. 高分子物理化学性质 高分子材料是大分子量聚合物，具有独特的物理化学性质。高 分子材料物理化学性质的研究涉及热力学、流变学、介观结构、 晶型、分子构象等。高分子材料化学结构和可控结构的合成是解 决高分子材料物理性能矛盾的重要途径之一。 3. 高分子材料界面性质 高分子材料的界面性质决定了高分子材料与环境的相互作用和 性能。高分子材料的界面性质研究主要包括表面张力、润湿行为、液滴形态、表面修饰、离子交换等，对于深入把握高分子材料的 应用场合具有重要的意义。 二、应用研究 1. 高分子材料在环保领域的应用 高分子材料的开发和应用成为治理环境、保护生态的重要手段。高分子材料在环保领域的应用研究主要集中在高分子材料的可降 高分子物理考试重点 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】 高分子物理考试重点 一、名词解释： 等效自由连接链：若干个键组成的一链段算作一个独立的单元，称之为“链段”，链段间自由结合，无规取向，这种链的均方末端距与自由连接链的计算方式等效。 高分子θ溶液： Avrami 方程： 用数学方程描述聚合物等温结晶过程。测定结晶度随时间的变化，这种方法测定的是结晶总速率（包括成核速率和生长速率）。通常用膨胀计法，由于结晶时有序排列而体积收缩，若比容在时间为0，t 和∞时分别为V 0，V t 和V ∞，则结晶过程可用Avrami 方程描述：（V t -V ∞）/（V 0-V ∞）=() t n k W o W L -=exp 通过双对数作图，从斜率求n ，从截距求k ，n 称Avrami 指数，n=生长的空间维数+时间维数，异相成核的时间为0，均相成核为1,。k 用来表征结晶速率，k 越大，结晶速率越快。 平衡熔点： 熵弹性： 理想高弹性等温形变过程，只引起熵变，对内部保持不变，即只有熵的变化对理想高弹性的弹性有贡献，这种弹性称为熵弹性。 粘弹性：是材料对外界作用力的不同响应情况。对于聚合物，其力学性质可同时兼有不可回复的永久形变和可回复的弹性形变，介于理想弹性体和理想粘性体之间，形变与时间有关，但不是线性关系。此性质就是粘弹性。 力学损耗： 聚合物在应力作用下，形变的变化落后于应力的变化，发生滞后现象，每一个循环变化中就要消耗功，这个功就是力学损耗。 滞后现象： 一定温度与循环（交变）应力作用下，试样应变滞后于应力变化的现象。高分子物理重要知识点
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