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高分子物理知识重点(第五章)

高分子物理知识重点(第五章)
高分子物理知识重点(第五章)

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

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。

%5.2025.0==g f 108.44?=f a O Si CH 3CH 3

n O CH 2n

(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

B.顺式 < 反式

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

? 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?

12/1-t max (0.80~0.85)m T T =

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。

高分子物理知识点总结

高分子物理知识点总结 导读:我根据大家的需要整理了一份关于《高分子物理知识点总结》的内容,具体内容:高分子物理是研究高分子物质物理性质的科学。下面我给你分享,欢迎阅读。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... 高分子物理是研究高分子物质物理性质的科学。下面我给你分享,欢迎阅读。 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。

初中物理所有章节知识点总结-全

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【第二章声现象】 9.声是由物体的振动产生的。 10.声的传播需要介质,真空不能传声。 11.声速与介质的种类和介质的温度有关。15℃空气中的声速为340m/s。12.声音的三个特性是:音调、响度、音色。(音调与物体的振动频率有关;响度与物体的振幅有关;音色与发声体的材料和结构有关。) 13.控制噪声的途径:防止噪声的产生、阻断噪声的传播、防止噪声进入人耳。14.为了保证休息和睡眠,声音不能超过50dB;为了保证工作和学习,声音不能超过70 dB;为了保护听力,声音不能超过90 dB。 15.声的利用: (1)传递信息:例如声呐、听诊器、B超、回声定位。 (2)传递能量:例如超声波清洗钟表、超声波碎石。 【第三章物态变化】 16.液体温度计是根据液体热胀冷缩的规律制成的。 17.使用温度计前应先观察它的量程和分度值。

高分子物理知识点总结与习题

聚合物的结构(计算题:均方末端距与结晶度) 1.简述聚合物的层次结构。 答:聚合物的结构包括高分子的链结构和聚合物的凝聚态结构,高分子的链结构包括近程结构(一级结构)和远程结构(二级结构)。一级结构包括化学组成、结构单元链接方式、构型、支化与交联。二级结构包括高分子链大小(相对分子质量、均方末端距、均方半径)和分子链形态(构象、柔顺性)。三级结构属于凝聚态结构,包括晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构和织态结构。 构型:是指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。 (要改变构型,必须经过化学键的断裂和重组。) 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)

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高分子物理第五章习题与解答说课讲解

高分子物理第五章习 题与解答

一.选择题 1.聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氯乙烯(PVDC)三种聚合物的结 晶能力的强弱顺序为() (a)PE>PVC>PVDC (b)PVDC>PE>PVC (c)PE>PVDC>PVC (d)PVDC>PVC>PE 2.退火处理使得聚合物的结晶度() (a)增加(b)减小(c)不变 3.聚丙烯的熔融过程和聚苯乙烯的玻璃化转变过程分别是:()。 A. 都是力学状态转变过程; B. 都是热力学相变过程; C. 前 者是热力学相变过程,后者是力学状态转变过程 4. 聚合物的玻璃化转变温度不能用以下哪个方法测定?() A.差示量热扫描仪; B. 膨胀计; C. 熔融指数仪 5.玻璃态高聚物和结晶高聚物的拉伸情况的区别在于:() A.前者只发生分子链的取向,不发生相变;而后者还包含有结晶的破坏、取 向和再结晶等过程; B.两者都只发生分子链的取向,不发生相变; C.两者都发生结晶的破坏、取向和再结晶等过程 6.结晶高聚物的熔点与其结晶温度的关系是() A. 在越低温度下结晶,熔点越低,而且熔限越窄; B. 在越低温度下结晶,熔点越高,而且熔限越宽; C. 在越高温度下结晶,熔点越高,而且熔限越窄; 7.共聚物的玻璃化转变温度通常是()

A.低; B.高; C.介于两者之间 8.下列聚合物结晶能力从大到小的顺序是:() A.高密度聚乙烯>聚异丁烯>自由基聚合得到的聚苯乙烯 B.自由基聚合得到的聚苯乙烯>聚异丁烯>高密度聚乙烯 C.聚异丁烯>高密度聚乙烯>自由基聚合得到的聚苯乙烯 9.下列聚合物的玻璃化转变温度从高到低的顺序是:() A.聚甲基丙烯酸甲酯>聚丙烯酸丁酯>聚丙烯酸甲酯 B.聚丙烯酸丁酯>聚丙烯酸甲酯>聚甲基丙烯酸甲酯 C.聚甲基丙烯酸甲酯>聚丙烯酸甲酯>聚丙烯酸丁酯 10.聚合物在结晶过程中,体积() A.变大 B.变小 C.不变 11.下列方法中不能测定玻璃化温度的是:() A.体膨胀计B. 差示扫描量热法C. 动态机械分析仪D. X 射线衍射仪 12.下列聚合物中,熔点最高的是() A.尼龙10 B.尼龙11 C.尼龙12 13.下列聚合物中,玻璃化温度最高的是() A.PDMS B.PE C.PS D.PP 14.测定熔点的方法有() A.偏光显微镜 B.DSC C.DMA D.密度法 15.非晶态聚合物的玻璃化转变即玻璃-橡胶转变,下列说法正确的是()。 A、T g是塑料的最低使用温度,又是橡胶的最高使用温度。

初中物理各章节知识点归纳

初中物理知识点总结 第一章声现象知识归纳 1 . 声音的发生:由物体的振动而产生。振动停止,发声也停止。 2.声音的传播:声音靠介质传播。真空不能传声。通常我们听到的声音是靠空气传来的。 3.声速:在空气中传播速度是:340米/秒。声音在固体传播比液体快,而在液体传播又比空气体快。 4.利用回声可测距离:S=1/2vt 5.乐音的三个特征:音调、响度、音色。(1)音调:是指声音的高低,它与发声体的频率有关系。(2)响度:是指声音的大小,跟发声体的振幅、声源与听者的距离有关系。 6.减弱噪声的途径:(1)在声源处减弱;(2)在传播过程中减弱;(3)在人耳处减弱。 7.可听声:频率在20Hz~20000Hz之间的声波:超声波:频率高于20000Hz 的声波;次声波:频率低于20Hz的声波。 8.超声波特点:方向性好、穿透能力强、声能较集中。具体应用有:声呐、B超、超声波速度测定器、超声波清洗器、超声波焊接器等。 9.次声波的特点:可以传播很远,很容易绕过障碍物,而且无孔不入。一定强度的次声波对人体会造成危害,甚至毁坏机械建筑等。它主要产生于自然界中的火山爆发、海啸地震等,另外人类制造的火箭发射、飞机飞行、火车汽车的奔驰、核爆炸等也能产生次声波。 第二章物态变化知识归纳 1. 温度:是指物体的冷热程度。测量的工具是温度计, 温度计是根据液体的热胀冷缩的原理制成的。 2. 摄氏温度(℃):单位是摄氏度。1摄氏度的规定:把冰水混合物温度规定为0度,把一标准大气压下沸水的温度规定为100度,在0度和100度之间分成100等分,每一等分为1℃。 3.常见的温度计有(1)实验室用温度计;(2)体温计;(3)寒暑表。 体温计:测量范围是35℃至42℃,每一小格是0.1℃。 4. 温度计使用:(1)使用前应观察它的量程和最小刻度值;(2)使用时温度计玻璃泡要全部浸入被测液体中,不要碰到容器底或容器壁;(3)待温度计示数稳定后再读数;(4)读数时玻璃泡要继续留在被测液体中,视线与温度计中液柱的上表面相平。 5. 固体、液体、气体是物质存在的三种状态。 6. 熔化:物质从固态变成液态的过程叫熔化。要吸热。 7. 凝固:物质从液态变成固态的过程叫凝固。要放热. 8. 熔点和凝固点:晶体熔化时保持不变的温度叫熔点;。晶体凝固时保持不变的温度叫凝固点。晶体的熔点和凝固点相同。 9. 晶体和非晶体的重要区别:晶体都有一定的熔化温度(即熔点),而非晶体没有熔点。 10. 熔化和凝固曲线图:

高分子物理作业答案

第五章聚合物的转变与松弛 1.以分子运动观点和分子间物理缠结概念说明非晶态聚合物随着温度升高粘弹行为的5个区域.并讨论分子量对应力松弛模量—温度曲线的影响规律。 (1)玻璃态区类似玻璃,脆性,如:室温下的PS、PMMA。 温度不足以克服内旋转位垒,链段以上运动“冻结”,分子运动主要限于振动和短程的旋转运动 (2)玻璃—橡胶转变区远程、协同分子运动的开始。链段(约10—50个主链原子)获得了足够的热能开始以协同方式运动,不断改变构象 (3)橡胶-弹性平台区分子间存在物理缠结,聚合物呈现远程橡胶弹性(蜷曲链受力扩张,产生大形变外力除去后,自发地回复到蜷曲形态) (4) 粘弹转变区分子链发生解缠作用,导致由链段运动向整个分子滑移运动过渡。 (5) 粘流区聚合物容易流动,类似糖浆;热运动能量足以使分子链解缠蠕动,导致整链运 动。 2. 讨论结晶、交联聚合物的模量-温度曲线和结晶度、交联度对曲线的影响规律。 答:在轻度结晶的高聚物中,微晶体起着类似交联点的作用,这种试样仍然存在明显的玻璃化转变,随着结晶度的增加,相当于交联度的增加,非晶部分处在高弹态的结晶高聚物的硬度将逐渐增加,到结晶度大于40%后,微晶体彼此衔接,形成贯穿整个材料的连续晶相,宏观上不易察觉明显的玻璃化转变,其曲线在熔点以前不出现明显的转折。 交联聚合物,不存在(4)(5)区,因为交联阻止了滑移运动,在达到聚合物的分解温度之前,一直保持在③区状态。 结晶聚合物 1.处于晶态

a.轻度结晶 微晶体起着类似交联点的作用,存在明显的玻璃化转变, 形变小于非晶 b.结晶度大于40%时,无玻璃化转变,在熔点以前不出现明显的转折。 ?分子量不太大,T f T m熔融后→高弹态→粘流态 2.处于非晶态 类似于非晶态高聚物但有可能出现冷结晶现象。即T>Tg 后,链段排入晶格→结晶,使形变变小。 (图见讲义) 3. 写出四种测定聚合物玻璃化温度的方法,不同实验方法所得结果是否相同?为什么? 答:①膨胀计法②量热法(DSC法)③温度-形变法(热机械法)④核磁共振法(NMR) 4.聚合物的玻璃化转变是否是热力学相变?为什么? 答:玻璃化温度与测定过程的冷却速度有关,不是热力学的平衡过程,而是属于力学松弛过程。因为在玻璃化转变前后聚合物都是无规的,热力学上都属于液态。 5. 试用玻璃化转变的自由体积理论解释: 按自由体积理论(熔体降温为固体) 冷却速度过快,则链段来不及调整构象就被冻结,使自由体积高于平衡态时的Vf,这样,Tg以下体积-温度曲线向上平移,使依据两条曲线交点确定的Tg偏高。 按松弛理论(固体升温变为熔体) 因Tg是链段运动的松弛时间与观察时间匹配时的温度,升温速率越快,观察时间越短,相应的更短松弛时间的温度就越高,故测得的Tg就越高。 7. 聚合物晶体结构和结晶过程与小分子晶体结构和结晶过程有何差别?造成这些差别的原因是什么? 相似:都发生突变,有明显的转折,都属于热力学一级相转变过程 差异:小分子熔点0.2度高聚物是一5~10℃温度范围,熔限 原因:结晶高聚物中有完善程度不同的晶体(结晶时造成的),结晶比较完善的晶体在较高温度下才能熔融,而结晶不完善的晶体在较低温度就能熔融,如果熔化过程中升温速度比较缓慢,不完整晶体可以再结晶形成比较完善的晶体,熔限也相应变窄; 8. 测定聚合物结晶速度有哪些方法? 答:(1)膨胀计法、光学解偏振法和差示扫描量热法(Dsc) (2)偏光显微镜法和小角激光光散射法 9. 比较下列各组聚合物的Tg高低并说明理由; (1) 聚二甲基硅氧烷,顺式聚1,4—丁二烯; (2) 聚已二酸乙二醇酯,聚对苯二甲酸乙二醇酯 (3) 聚丙烯,聚4-甲基1-戊烯; (4) 聚氯乙烯,聚偏二氯乙烯。 解:(1)Tg:聚二甲基硅氧烷< 顺式聚1,4—丁二烯,聚二甲基硅氧烷主链为饱和单

高分子物理重要知识点

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

初中物理所有章节知识点总结+公式大全

初中物理所有章节知识点总结+公式大全 【第一章机械运动】 1.测量长度的常用工具:刻度尺。测量结果要估读到分度值的下一位。 2.刻度尺的使用方法: (1)使用前先观察刻度尺的零刻度线、量程和分度值; (2)测量时刻度尺的刻度线要紧贴被测物体; (3)读数时视线要与尺面垂直。 3.测量值和真实值之间的差异叫做误差,我们不能消灭误差,但应尽量减小误差。4.减小误差方法:多次测量求平均值、选用精密测量工具、改进测量方法。5.误差与错误的区别:误差不是错误,错误不该发生,能够避免,而误差永远存在,不能避免。 6.物理学里把物体位置的变化叫做机械运动。 7.在研究物体的运动时,选作标准的物体叫做参照物。同一个物体是运动还是静止取决于所选的参照物,这就是运动和静止的相对性。 8.速度的计算公式: 1m/s=3.6km/h 【第二章声现象】 9.声是由物体的振动产生的。 10.声的传播需要介质,真空不能传声。

11.声速与介质的种类和介质的温度有关。15℃空气中的声速为340m/s。12.声音的三个特性是:音调、响度、音色。(音调与物体的振动频率有关;响度与物体的振幅有关;音色与发声体的材料和结构有关。) 13.控制噪声的途径:防止噪声的产生、阻断噪声的传播、防止噪声进入人耳。14.为了保证休息和睡眠,声音不能超过50dB;为了保证工作和学习,声音不能超过70 dB;为了保护听力,声音不能超过90 dB。 15.声的利用: (1)传递信息:例如声呐、听诊器、B超、回声定位。 (2)传递能量:例如超声波清洗钟表、超声波碎石。 【第三章物态变化】 16.液体温度计是根据液体热胀冷缩的规律制成的。 17.使用温度计前应先观察它的量程和分度值。 18.温度计的使用方法: (1)温度计的玻璃泡要全部浸入被测液体中,不要碰到容器底或容器壁。(2)要等温度计的示数稳定后再读数; (3)读数时温度计的玻璃泡要继续留在液体中,视线要与液柱的上表面相平。19.物态变化: (1)熔化:固→液,吸热(冰雪融化) (2)凝固:液→固,放热(水结冰) (3)汽化:液→气,吸热(湿衣服变干)

高分子物理知识点

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 3 1)1cos 3(2 1-=-=f

九年级物理各章节知识点总结(最新最全)

第十三章 内能 本章知识结构图: 一、分子热运动 1.分子热运动: (1)物质的构成:常见的物质是由极其微小的粒子——分子、原子构成的。无论大小,无论是否是生命体,物质都是由分子、原子等粒子构成。 (2)扩散:不同物质在相互接触时彼此进入对方的现象。比如墨水在水中扩散等等。a.扩散的物理意义:表明一切物质的分子都在不停地做无规则运动。表明分子之间存在间隙。 b.扩散的特点:无论固体、液体,还是气体,都可以发生扩散。发生扩散时每一个分子都是无规则运动的。 (3)分子的热运动 a.定义:分子永不停息地做无规则运动叫做热运动。无论物体处于什么状态、是什么形状、温度是高还是低都是如此。因此,一切物体在任何情况下都具有内能。

b.影响因素:分子的运动与温度有关,物体温度越高,分子运动越剧烈。 2.分子间的作用力: (1)分子间同时存在着引力和斥力,它们是随着分子间距离的增大而减小,随着分子间距离的减小而增大,但是斥力变化要比引力变化快得多。分子间作用力的特点如图: (2)固态、液态、气态的微观模型 二、内能 1.内能: (1)定义:构成物体的所有分子,其热运动的动能与分子势能的总和。分子动能:分子由于运动而具有的能,其大小决定于温度高低。分子势能:分子由于存在相互作用力而具有的能,其大小决定于分子间距。单位是焦耳(J)。 (2)一切物体的分子都永不停息地做无规则运动,无论物体处于什么状态、是什么形状、温度是高还是低都是如此。因此,一切物体在任何情况下都具有内能。 (3)同一物体的内能的大小与温度有关,温度越高,具有的内能就越多。但不同物体的内能则不仅以温度的高低为依据来比较。

高分子物理期末知识点总结

UNIT1.碳链高分子:主链全部由C以共价键相连接;杂链:主链含C,以及O、S等两种或以上的原子以共价键相连接;构造:聚合物分子的各种形状(线形、枝化、交联、梯形、螺旋)构型:由化学键固定的原子在空间几何排列;构像:原子或原子团绕单键内旋转所产生的空间排布。旋光异构体:结构单元为-CH2-CHX-型,包含一个不对称C,所形成的异构体;分为全同:取代基都在主平面一侧或都由一种旋光异构单元键接而成;间同:相间分布于或两种交替链接;无规:不规则分布或两种无规链接。链段:高分子链中的单键旋转时互相牵制,一个键转动,要带动附近的一段链一起运动,把若干个键组成的一段链作为一个独立运动的单元。自由连结链:一个孤立高分子链在旋转时不考虑键角限制和位垒的障碍,每个分子由足够过的不占有体积的化学键自由结合而成的,每个键在任方向取向几率相等的理想模型。自由旋转链:分子链中每个键在键角所允许的方向自由转动,不考虑空间位阻对旋转的影响;等效自由:将一个原来有n个键长为l键角固定旋转不自由的键组成的链可视为Z个长度为b的自由结合链段的的高分子链;链的柔性:分子链能够改变其构象的性质.(不但高分子本身是一个独立运动单元,而且在每个高分子中还存在能独立运动的小单元,他们热运动的结果 使链有强烈的卷曲倾向,这是大分子链具备柔性的最根本内在原因)柔性实质:构象数增,S增,分子链卷曲程度增,分子链在无外力作用下总是自发采取卷曲形态,使构象熵最大。平衡态柔性:热力学平衡条件下的柔性,取决于反式与旁式构象之间的能量差ΔUtg。动态柔性:在外界条件影响下从一种平衡态构象向另一种平衡态构象转变的难易程度,转变速度取决于位能曲线上反式和旁式构象之间的位垒ΔUb与外场作用能之间的关系(ΔUb与kT).影响柔性的因素:分子结构:a主链结构1主链全部由单键组成,一般柔性较好,PE PP;不同单键,柔性不同Si-O>C-N>C-O>C-C.2有孤立双键,柔性大,顺式聚1,4-丁二烯;共轭双键,不能内旋转,分子刚性,聚乙炔,聚苯;有芳杂环,柔性差,芳香尼龙.b取代基1极性大作用力大,内旋转受阻,柔性差,PAN聚氯乙烯>聚1,2-二氯乙烯.3极性取代基的分布对柔性有影响,聚偏二氯乙烯>聚氯乙烯.4非极性取代基,基团体积大,空间位阻大,内旋困难,柔性差,PS1/2不良溶剂。χ1kT的物理意义:把一个溶剂分子放入高聚物中时引起的能量变化。高分子aq与小分子aq区别?什么时候可当成理想aq?比小分子aq溶解的缓慢的多,粘度明显大于小分子aq,性质存在相对摩尔质量的依赖性,而分子量有分散性,故研究很复杂;当链段与溶剂相互作用产生的混合热和混合熵相互抵消时。X1=1/2,U1e=0的溶液才能将此高分子溶液看做是理想溶液,但即使是X1=1/2,高分子溶液的ΔHm也不为0.符合理想溶液条件的高分子溶液混合自由能来源于混合热和混合熵。X1=1/2的高分子溶液宏观上热力学性质遵从理想溶液规律,其微观状态与小分子理想溶液有本质区别。过量化学位:Flory-Krigbaum稀溶液理论:1高分子稀溶液中链段的分布是不均匀的,而是以链段云得形式分布在溶剂中,每一链段云可近似球体.2在连段云内,以质心为中心,链段的径向分布符合高斯分布.3链段云彼此接近要引起自由能的变化,每个高分子链段云有其排斥体积。(引入热参数,令,定义θ=)θ温度:超额混合热/超额混合熵;θ溶液:当T=θ时,Δu1E为零,链段间与溶剂间作用能抵消,无扰状态,排斥体积为零;当T=θ,此时的高分子aq,在宏观上看热力学性质遵从理想aq,但微观状态仍是非理想,因混合热和混合熵均不为零,只是两者的效应刚好抵消,所以Δu1E=0,这一条件为θ条件或θ状态,(θ条件: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忽略不计(此时高分子“链段”间的相互作用等于”链段”与溶剂分子间的相互作用).在θ条件下测得的高分子尺寸为无干扰尺寸,只有无干扰尺寸才是高分子本身结构的反应)对应为θ溶剂,对应温度为θ温度。。第二维利系数A2:与χ1一样,表征高分子链段与溶剂分子之间的相互作用。凝胶:交联聚合物溶胀体,不熔不溶,既是聚合物浓溶液,又是高弹性固体;冻胶:由范德华力交联形成,加热或拆散可拆散范德华力交联而溶解。 UNIT4.数均分子量Mn:按物质的量统计的平均分子量;重均分子量Mw:按质量统计的平均分子量;Z均分子量Mz:按Z量的统计平均分子量;黏均分子量Mη:用稀溶液黏度法测得的平均分子量(z ≥w≥η≥n)。单分散:z=w=n。为什么z≥w≥η≥n?因为Mn靠近低分子量部分,则低分子量部分对其影响大,Mw靠近高分子量部分,则高分子量对其影响较大,一般用Mw表征比Mn更恰当,聚合物熔体粘度依赖于高分子量部分。分子量测定方法:端基分析(Mn)、沸点升高或冰点降低(Mn)、气相渗透法VPO(Mn)、渗透压法(Mn)、黏度法(Mη)。沸升冰降测的是Mn?是的,通过热力学推导,可知,溶液的沸点升高值ΔTb和冰点降低值ΔTf正比于溶液浓度,即正比于溶质分子数,而与溶质的分子量成反比,由此可推导出高分子数均分子量Mn。稀溶液依数性:沸点升高、冰点下降、蒸汽压下降、渗透压等数值仅与溶液中的溶质数有关,而与溶质的本性无关。特性粘度[η](表示高分子aq的c趋于0时,单位浓度的增加对增比浓度或相对粘度对数的贡献);体积排除色谱法(SEC):又称凝胶渗透色谱法(GPC),分离机理:在分离作用由于大小不同的分子在色谱柱中的多孔性填料中占据的空间体积不同造成的。色谱柱中装填表面和内部有着各种大小不同的空洞和通道的多孔填料,以待测样品的某种溶剂充满柱子,最大的分子,只能留在填料颗粒之间,走的路径最短,先被溶剂冲出来,较大的分子,走颗粒间的路径和颗粒内较大的孔,路径长一些,较后被冲出来,较小的分子,颗粒间、颗粒内的大孔,还进入颗粒内的小孔,走的路径最多,最后被溶剂冲洗出来(大分子Ve小,小分子Ve大)SEM纵坐标记录洗提液与纯溶剂折射率差值Δn,在极稀溶液中,相当与Δc(洗提液的相对浓度),横坐标是保留体积Vr(淋出体积Ve),表征分子尺寸大小。保留体积小,分子尺寸大。 VPO:加入不挥发溶质沸点升高冰点降低蒸汽压下降。由于溶液的依数性,沸点升高值正比于浓度反比与分子量。由于高分子溶液热力学性质与理想溶液偏差,只有无限稀释才符合。所以测各种浓度,外推在恒温密闭容器内充有溶剂饱和蒸汽,将一滴不挥发溶质的溶液滴1和溶剂滴2悬在这个饱和蒸气中。由于1中溶剂的蒸气压较低,就会有溶剂分子从饱和蒸气相凝聚到溶液滴上。并放出凝聚热,使1温度升高。由于依数性,达平衡时,两液滴温差与溶质摩尔分数成正比。ΔT=AX2,ΔT温度差,X2溶质摩尔分数。 UNIT5.分子运动及转变特点:①运功单元的多重性A高分子链的整体运动:分子分子链质量中心的相对移动。B链段运动:区别于小分子的特殊运动形式。质量中心不变,一部分链段通过单键内旋转而相对于另一部分链段运动,使大分子可以伸展或卷曲。C链节、支链、侧击的运动。D晶区内的分子运动②分子运动的时间依耐性:外因作用下,聚合物从一平衡态通过分子运动过渡到另一与外界条件相连的新的平衡总需要时间,原因是整个分子链,链段、链节等运动单元的运动都需要克服内摩擦阻力,不可能瞬间完成③分子运动的温度依耐性:升温,一方面运动单元热运动能量提高,另一方面由于体积膨胀,分子距离增加,运动单元活动空间增大,松弛加快,松弛时间减小。聚合物分子运动特点:a.运动单元的多重性,包括整分子链平移、链段运动、链节支链侧基等小尺寸单元的流动、原子在平衡位置的振动、晶区的运动b.高分子运动的时间依赖性c.分子运动的温度依赖性松弛时间:橡皮由Δx(t)变为Δx(0)的1/e倍时所需要的时间,表征松弛过程快慢。(开始较快,后来越慢)。论述自由体积理论:液体或固体,它的整个体积包括两个部分:一部分是为分子本身占据的,称占有体积;另一部分是分子间的空隙,称自由体积,它以大小不等的空穴无规分布在聚合物中,提供了分子的活动空间,使分子链可能通过转动和位移而调整构象。在玻璃化温度以下,链段运动被冻结,自由体积也处于冻结状态,其空穴尺寸和分布基本上保持固定。聚合物的玻璃化温度为自由体积降至最低值的临界温度。在此温度下,自由体积提供的空间已不足以使聚合物分子链发生构象调整,随着温度升高,聚合物的体积膨胀只是由于分子振幅、链长等的变化,即分子占有体积的膨胀,而在玻璃化温度以上,自由体积开始膨胀,为链段运动提供了空间保障,链段由冻结状态进入运动状态,随着温度升高,聚合物的体积膨胀除了分子占有体积的膨胀之外,还有自由体积的膨胀,体积随温度的变化率比玻璃化温度以下为大。为此,聚合物的比体积-温度曲线在Tg时发生转折,热膨胀系数在Tg发生突变。影响Tg的因素:①主链的柔性:柔性越高,Tg高②取代基:侧基极性强,Tg高;极性基数高,Tg高;取代基位阻高,内旋转受阻程度高,Tg高③构型:全同Tg较低;顺反异构中,反式分子柔性差,Tg较高④分子量:M较低时,M高,Tg高;当分子量超过一定值后,Tg不再依赖分子量⑤外力速率:张力可强迫链段沿张力方向运动,Tg低,压力使分子链运动困难,Tg升高;冷却速率快,Tg高。另外:调节Tg手段:增塑、共聚、共混。聚合物Tg开始时随相对分子质量增大而升高,当达到一定值之后,Tg变为与相之无关的常数?相对分子质量对Tg的影响主要是链端的影响,处于链末端的链段比链中间的链段受的牵制要小些,因而有比较剧烈的运动,链端浓度的增加预期Tg会降低,链端浓度与数均相对分子质量成反比,超过临界相对分子质量后链端的比例很小,其对Tg影响可以忽略。聚合物中加入单体、溶剂、增塑剂等低分子物时导致Tg下降:Tg具有可加和性,这些物质Tg较高分子低许多,所以混和Tg比聚合物低。分子结构与结晶能力的关系(为什么结晶聚合物结晶不完整?)a.链的对称性、规整性越高,结晶能力越强b.共聚,无规共聚降低结晶能力c.链柔性差降低结晶能力,柔性太好不能结晶d.分子间作用力过大降低结晶能力e.交联降低结晶能力f.分子量增大限制结晶。{高压力下形成的结晶高聚物结晶体密度高,拉应力可以加速高聚物结晶}。结晶聚合物边熔融边升温的现象是由于试样中含有完善程度不同的晶体。结晶时,如果降温程度不是足够的慢,随着熔体黏度的增加,分子链的活动性减小,来不及作充分的位置调整,则结晶停留在不同的阶段上;等温结晶过程中,也存在着完善程度不同的晶体。这时再升温,在通常的升温速度下,比较不完善的晶体将在较低的温度下熔融,比较完善的晶体则要在较高的温度下熔融,因而出现较宽的熔融范围。结晶过程的特点:结晶温度区间在Tg与Tm之间;同一聚合物在同一结晶温度下,结晶速度随结晶时间过程而变化;结晶聚合物结晶不完善,没有精确的熔点,存在容限。 UNIT6.什么情况下符合虎克定律?在形变很小时,交联橡胶的应力应变关系才符合虎克定律。 UNIT7.五个区域:玻璃态区、玻璃—橡胶转变区、橡胶—弹性平台区、橡胶流动区、液体流动区。力学松弛:聚合物的各种性能表现出对时间的依赖性。蠕变:一定的温度、较小恒应力持续作用下,材料应变随时间增加而增大的现象(包括瞬时可逆的普弹形变ε1、滞后可逆高弹形变ε2、不可逆的黏性形变ε3;Tg以下,链段运动松弛时间很长,ε2很小;材料本体粘度很大,ε3很小;因此蠕变主要由ε1构成,蠕变量很小。Tg以上,链段运动的松弛时间变短,导致ε2较大,材料的本体粘度η3仍很大,ε3较小,蠕变主要由ε2构成,夹杂少量ε3。同时,ε 3 随时间的发展而发展,导致总形变不断发展)。应力松弛:恒定温度和形变保持不变时,聚合物内部应力随时间增加而逐渐衰减的现象;产生原因:当聚合物受到外力作用发生变形时,分子链段要沿着外力方向伸展与外力相适应,因而在材料内部产生内应力。但是链段的热运动又可以使某些链缠结散开,以至于分子链之间可以产生小的相对滑移;同时链段运动也会调整构象使分子链逐渐地回复到原来蜷曲状态,从而使内应力逐渐地消除掉。(当温度远小于Tg时,链段运动的能力很弱,应力松弛非常慢;当温度太高时,应力松弛过程进行太迅速。只有在Tg温度附近几十度的范围内,应力松弛现象才比较明显)。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;产生原因:链段的运动受到内摩擦阻力作用的结果,当外力变化时,链段的运动受到内摩擦阻力的作用跟不上外力的变化,所以形变总是落后于应力,滞后了一个相位差δ。(外力作用频率适中,链段一方面可以运动,但又不能完全跟上应力的变化,这时滞后现象才能充分体现出来)力学损耗或内耗:在有滞后现象存在时,由于形变的发展落后于应力的变化,当第一周期的形变还没有完全恢复时,材料又会受到第二个周期应力的作用,因此每个周期都会有一部分弹性储能没有释放出来,这部分能量最终转变为热能,以热量的形式释放出来,造成损耗。影响因素:1温度a温度低,分子运动弱,不运动摩擦消耗能量小,内耗小.b温度高,分子运动快,应变跟得上应力变化,δ小,内耗小.c温度适中,跟不上应力变化, δ大,内耗大.2频率a频率快,分子运动跟不上应力的交换频率,摩擦消耗能量小,内耗小b频率很慢,应变跟得上应力变化, δ小,内耗小c频率适中,分子可以运动但跟不上应力频率变化, δ大,内耗大.3次级运动的影响:次级运动越多,所做的功可以通过次级运动耗散掉.时温等效原理:对于同一个力学松弛过程,既可以在较高温度和较短的外力作用时间下表现出来,也可以在较低温度和较长的外力作用时间下表 现出来。即:升高温度与延长外力作用时间对分子运动是等效的,对聚合物的粘弹性是等效的。 UNIT8.非晶态聚合物应力应变曲线:1.弹性形变区:直线斜率即为杨氏模量,此阶段普弹性,由于高分子键长键角和小运动单元的变化产生。2.屈服阶段:应变软化点,超过此点,大外力使本来冻结的链段开始运动,为大形变提供条件。3.大变形区:高弹性形变区,本质上与高弹形变一样是链段运动,它在外力作用发生。4.应变硬化区:分子链取向排列使强度提高。5.断裂。。屈服点以后,材料大变形的分子机理主要是g的链段运动,即在外力作用下,玻璃态p原来被冻结的链段开始运动,g链的伸展提供了材料的大变形,此时,p处于玻璃态,即使去除外力形变不能自动回复,只有升到 Tg以上链段运动解冻,分子链重新蜷曲,形变才可回复)。

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