第四章高聚物的結(jié)構(gòu)第1題-遼寧石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院

1、第四章　高聚物的結(jié)構(gòu)第　1　題,解答：　　高聚物的結(jié)構(gòu)主要以下分為三個(gè)層次：,高聚物的結(jié)構(gòu),一次結(jié)構(gòu)（高分子鏈結(jié)構(gòu)）,二次結(jié)構(gòu)（高分子鏈形態(tài)）,三次結(jié)構(gòu)（高分子聚集態(tài)）,,第四章　高聚物的結(jié)構(gòu)第　2　題,解答：　　因?yàn)楦叻肿渔溄Y(jié)構(gòu)是決定高聚物基本性質(zhì)的主要因素。各種高聚物由于鏈結(jié)構(gòu)不同，其性質(zhì)差異很大。 而高聚物聚集態(tài)結(jié)構(gòu)取決于成型加工的過程，它是決定高聚物制品使用性能的主要因素?！　∷裕芯扛呔畚锝Y(jié)構(gòu)的目的在于了解高分

2、子內(nèi)和高分子間相互作用力的本質(zhì)，從而了解高分子運(yùn)動(dòng)，并建立高分子結(jié)構(gòu)與性能的聯(lián)系。結(jié)構(gòu)是分子運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)，分子運(yùn)動(dòng)是分子內(nèi)和分子間相互作用的表現(xiàn)。掌握了結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，對于合成具有指定性能的高聚物與成型加工具有重要的意義。,第四章　高聚物的結(jié)構(gòu)第　3　題,解答：　?。?）造成高分子鏈具有柔性的主要原因　　柔性是指大分子有改變分子鏈形態(tài)的能力。造成的原因是由單鍵(σ鍵)的內(nèi)旋轉(zhuǎn)造成?！　。?）影響柔性的因素　　內(nèi)因：　

3、　主鏈結(jié)構(gòu)　　主鏈結(jié)構(gòu)對高分子鏈的柔性起決定性作用。如果主鏈全部由單鍵組成，由于鏈上每個(gè)鍵都能夠內(nèi)旋轉(zhuǎn)，所以柔性很大。規(guī)律：鍵角↑，鍵長↑，旋轉(zhuǎn)內(nèi)阻↓則柔性↑。　　主鏈中如含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)，則因苯環(huán)不能內(nèi)旋轉(zhuǎn)，所以這類高分子的柔性下降，剛性增加，耐高溫性能優(yōu)良?！　≈麈溨泻须p鍵的大分子分兩種情況，一種是雙鍵是孤立存在的，雖然雙鏈本身不能旋轉(zhuǎn)，但由于它的存在使非鍵合原子間的距離增大，進(jìn)而使它們之間的排斥力減弱，內(nèi)旋轉(zhuǎn)容易。,

4、第四章　高聚物的結(jié)構(gòu)第　3　題,續(xù)解：　　另一種是共軛雙鍵 [ C＝C－C＝C ]n 的高分子，因其電子云相互交蓋形成大鍵，沒有軸對稱性，分子不能內(nèi)旋轉(zhuǎn)，剛性很大，耐熱性能優(yōu)良，但脆性也大?！　∪〈　∪〈鶚O性大小決定著分子內(nèi)的吸引力和勢壘，也決定分子間力的大小。取代基極性越小，作用力也越小，勢壘越小，分子容易內(nèi)旋，因此分子鏈柔性好?！　∪〈臄?shù)量少，則在鏈上的間隔距離較遠(yuǎn)，它們之間的作用力及空間位阻的影響也降低，

5、內(nèi)旋轉(zhuǎn)比較容易，柔性較好。 　　取代基的體積大小決定著位阻的大小，如聚苯乙烯分子中苯基的極性雖小，但因其體積大，位阻大，所以內(nèi)旋勢壘大，不容易內(nèi)旋?！　‘?dāng)取代基為長鏈脂肪烴時(shí)，由于支鏈本身也能內(nèi)旋，同時(shí)支鏈增加了大分子間的距離，使分子間的吸引力減小，從而使高聚物柔性增加?！　∪〈奈恢脤Ψ肿渔湹娜嵝砸灿幸欢ㄓ绊懀惶荚由线B有兩個(gè)不相同的取代基時(shí)，因?qū)ΨQ性不好，難于內(nèi)旋，分子鏈的柔性降低。同一碳原子上連有兩個(gè)相同的取代

6、基時(shí)，因?qū)ΨQ性好，易于內(nèi)旋，分子鏈的柔性增加。,第四章　高聚物的結(jié)構(gòu)第　3　題,續(xù)解：　　交聯(lián)對柔性有很大的影響。交聯(lián)度低時(shí)，交聯(lián)點(diǎn)的距離大于鏈段的長度則保持柔性。交聯(lián)度高時(shí)交聯(lián)點(diǎn)的距離小于鏈段的長度，則無柔性?！　≈麈溄Y(jié)構(gòu)、取代基和交聯(lián)等因素是決定大分子鏈柔性的內(nèi)因。高聚物的許多物理－機(jī)械性能如耐熱性、高彈性、機(jī)械強(qiáng)度等則是分子的柔性和分子間力的綜合影響結(jié)果?！　⊥庖颍骸　…h(huán)境溫度則是使大分子內(nèi)旋而表現(xiàn)出柔性的的外因。

7、對同一高分子鏈而言，柔性大小隨外界溫度而變。高溫時(shí)，熱運(yùn)動(dòng)能量大，內(nèi)旋自由，鏈段短，構(gòu)象多，柔性大。低溫時(shí)，熱運(yùn)動(dòng)能量小，內(nèi)旋難，鏈段長，構(gòu)象少，柔性小。,第四章　高聚物的結(jié)構(gòu)第　4　題,解答：　　高分子熱運(yùn)動(dòng)的形式與低分子一樣，好有位移、轉(zhuǎn)動(dòng)、和振動(dòng)三種形式。但在能量不足以破壞次價(jià)鍵時(shí)，原子間的共價(jià)鍵和次價(jià)鍵都有振動(dòng)，如小側(cè)基的搖擺或顫動(dòng)等，但此振動(dòng)變化只在平衡距離附近，不足以影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。分子發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)及位移是更大的變

8、化，這種變化在高分子中比較復(fù)雜，因高分子鏈很長，以及運(yùn)動(dòng)單元相互牽制等原因，使這些運(yùn)動(dòng)比較難于發(fā)生。盡管如此，高分子鏈仍有曲柄運(yùn)動(dòng)、鏈段運(yùn)動(dòng)、整個(gè)大分子運(yùn)動(dòng)等幾種特殊運(yùn)動(dòng)形式。　　一般高分子熱運(yùn)動(dòng)的形式具有鏈段運(yùn)動(dòng)和大分子運(yùn)動(dòng)的雙重性。,第四章　高聚物的結(jié)構(gòu)第　5　題,解答：　　聚集態(tài)是動(dòng)力學(xué)概念，是根據(jù)力學(xué)特征與分子熱運(yùn)動(dòng)特征來劃分的。一般低分子物質(zhì)可以三種聚集態(tài)存在，即氣態(tài)、液態(tài)和因態(tài)。氣體中，分子間距離大，彼此吸引能

9、小，內(nèi)磨擦可以忽略，分子能夠自由振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)和位移運(yùn)動(dòng)，表現(xiàn)出能流動(dòng)、擴(kuò)散、沒有固定的體積和形狀，密度小、能壓縮等性質(zhì)。固體中，分子和原子堆砌緊密，彼此距離小，吸引能大，分子不能自由轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)，只能以每秒1013～1014次/秒的頻率繞平衡中心振動(dòng)，因此表現(xiàn)出不能流動(dòng)，不能擴(kuò)散，有固定的體積和形狀，難以壓縮，具有硬度等特性。液相介于氣體與固體之間，分子堆砌也相當(dāng)緊密，難以壓縮，分子間作用能與熱運(yùn)動(dòng)能同數(shù)量級，有內(nèi)磨擦，但分子能

10、轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)，表現(xiàn)出有一定的體積而無固定形狀，能夠流動(dòng)和擴(kuò)散。加熱或冷卻時(shí)，這三種物理聚集態(tài)可以互相轉(zhuǎn)變?！　∠鄳B(tài)是熱力學(xué)概念。根據(jù)熱力學(xué)和結(jié)構(gòu)學(xué)的特征，低分子物質(zhì)可以有氣相、液相和晶相。相態(tài)是決定于自由能、溫度、壓力、體積等熱力學(xué)參量，從一相轉(zhuǎn)變到另一相，熱力學(xué)函數(shù)應(yīng)當(dāng)有突躍變化。相的區(qū)別主要根據(jù),第四章　高聚物的結(jié)構(gòu)第　5　題,續(xù)解：結(jié)構(gòu)學(xué)來判斷。氣相分子的排列是完全無序的。液相分子排列是近程有序，遠(yuǎn)程無序。晶相存在一定

11、對稱性的遠(yuǎn)程有序，分子排列是三維規(guī)則排列，有一定的晶格。 　　根據(jù)上面所述，聚集態(tài)和相態(tài)是兩種不同的概念。氣相和氣態(tài)是一致的。液態(tài)肯定是液相，但液相不一定是液態(tài)。晶相是固態(tài)，但固態(tài)卻有晶相與非晶相之分，玻璃就是非晶相的固體。非晶相固態(tài)（無定形或玻璃態(tài)）屬于液相?！　「呔畚镉捎诜肿渔満荛L，分子間總的吸引能很大，要使它們氣化，需要供給的能量太大，即需要很高的溫度，它遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過大分子鏈斷裂的溫度，所以高聚物不存在氣態(tài)，都是以固態(tài)和

12、液態(tài)存在。,第四章　高聚物的結(jié)構(gòu)第　6　題,解答：,,第四章　高聚物的結(jié)構(gòu)第　7　題,解答：　　影響高聚物結(jié)晶的因素有內(nèi)因和外因。內(nèi)因包括高分子鏈的化學(xué)結(jié)構(gòu)、相對分子質(zhì)量、分子鏈形狀等；外因包括溫度、壓力、雜質(zhì)等?！　?nèi)因：　　高分子鏈的化學(xué)結(jié)構(gòu)越簡單，鏈節(jié)的對稱性越高，取代基越小，分子鏈就越柔順，也就越容易結(jié)晶?！　「叻肿渔湹囊?guī)整性越好，越容易結(jié)晶。如全同立構(gòu)、間同立構(gòu)的高聚物就容易結(jié)晶，并結(jié)晶度較高?！　》肿渔滈g

13、作用力大，則有利于分子鏈斂集緊密，有利于結(jié)晶?！　「叻肿拥南鄬Ψ肿淤|(zhì)量對結(jié)晶速率有很大影響。在相同的溫度下，相對分子質(zhì)量越低，結(jié)晶進(jìn)行得越快。相對分子質(zhì)量低的部分其結(jié)晶性大于相對分子質(zhì)量高的部分。為了得到同樣的結(jié)晶度，高相對分子質(zhì)量的高聚物比低相對分子質(zhì)量的需要更長時(shí)間的熱處理或退火處理以助其結(jié)晶。,第四章　高聚物的結(jié)構(gòu)第　7　題,續(xù)解：　　高分子鏈的幾何形狀不同結(jié)晶能力不同。其中線型結(jié)晶能力最大，結(jié)晶度高；支鏈型次之；交

14、聯(lián)型難于結(jié)晶。　　外因：　　溫度是影響高聚物結(jié)晶的主要外界條件。因?yàn)楦叻肿渔溣蔁o規(guī)則排列轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸?guī)則排列只有在鏈段可以運(yùn)動(dòng)的情況下才能實(shí)現(xiàn)。結(jié)晶性高聚物的結(jié)晶溫度，必須高于它的玻璃化溫度，但不能高于熔點(diǎn)。在兩個(gè)溫度之間有一個(gè)最大結(jié)晶速率的溫度。,第四章　高聚物的結(jié)構(gòu)第　8　題,解答：,第四章　高聚物的結(jié)構(gòu)第　9　題,解答：　　高聚物復(fù)合材料又稱“高分子合金”。它包括：嵌段共聚物、接枝共取物和共混高聚物。這里我們重點(diǎn)介紹