《聚集态结构》PPT课件

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1、上节课内容回顾内旋转构象柔性影响高分子链柔性的因素主链侧基分子量分子链规整性分子间作用力（氢键）外因从统计热力学观点看柔顺性的本质熵是量度体系无序程度的热力学函数。体系的熵值与构象数之间的关系服从波尔兹蔓公式：式中k是波尔兹蔓常数从统计热力学观点看柔顺性的本质当高分子链完全是伸直的（刚性）形状时，构象数为1（W＝1），∴当高分子链取可变的卷曲形态时，构象数很大（W很大），∴S很大。根据热力学熵增原理：自然界一切过程都自发的朝熵增加的方向进行。∴高分子链在无外力作用下总是自发的取卷曲的形态。这就是从统计热力学观察到的高分子链柔性的实质。近程(s

2、hotrange)远程(longrange)研究对象大分子的一个链节整个大分子链研究范围研究手段IR、NMR、MS等微观结构的研究手段溶液法、热力学、统计学等宏观研究方法涉及的重要概念构型：结构单元在空间的排布与化学键有关单键相连的原子内旋转造成的分子内各原子的空间排布区别与化学键的破坏有关，与时间无关与原子的内旋转有关，与时间无关，而与外部环境有关它的改变影响什么性能物理性能：强度、结晶性、弹性化学性能：热稳定性、化学反应及裂解反应的方式和产物影响大分子的柔顺性影响聚合物的高弹性第八章高分子的聚集态结构第一节概述第二节晶态结构和非晶态结构第

3、三节取向结构第四节液晶态结构第五节共混物的织态结构第一节概述分子的聚集态结构：平衡态时分子与分子之间的几何排列一、小分子的聚集态结构物质内部的质点（分子、原子、离子）在空间的排列情况可分为：近程有序——围绕某一质点的最近邻质点的配置有一定的秩序（邻近质点的数目（配位数）一定；邻近质点的距离一定；邻近质点在空间排列的方式一定）远程有序——质点在一定方向上，每隔一定的距离周期性重复出现的规律。一、小分子的聚集态结构小分子的三个基本相态：晶态——固体物质内部的质点既近程有序，又远程有序（三维）。液态——物质质点只是近程有序，而远程无序。气态——分子

4、间的几何排列既近程无序，又远程无序。小分子的两个过渡态：玻璃态——是过冷的液体，具有一定形状和体积，看起来是固体，但它具有液体的结构，不是远程有序的，因为温度低，分子运动被冻结。分子在某一位置上定居的时间远远大于我们的观察时间。因而觉察不到分子的运动（古代欧洲教堂的玻璃上薄下厚）。一、小分子的聚集态结构一、小分子的聚集态结构小分子的两个过渡态：液晶——这是一个过渡态，它是一种排列相当有序的液态。是从各向异性的晶态过渡到各向同性的液体之间的过渡态，它一般由较长的刚性分子形成。二、高聚物的聚集态结构除了没有气态，几乎小分子所有的物态它都存在，只不

5、过要复杂得多。（晶态，液态，玻璃态，液晶态等。）高分子的聚集态结构指的是高聚物材料本体内部高分子链之间的几何排列。二、高聚物的聚集态结构高聚物的聚集态结构很长一段时间内搞不清楚，很长而柔的链分子如何形成规整的晶体结构是很难想象的，特别是这些分子纵向方向长度要比横向方向大许多倍；每个分子的长度又都不一样，形状更是变化多端。所以起初人们认为高聚物是缠结的乱线团构成的系统，象毛线一样，无规整结构可言。二、高聚物的聚集态结构X射线衍射研究了许多高聚物的微观结构以后发现：许多高聚物虽然宏观上外形不规整，但它确实包含有一定数量的，良好有序的微小晶粒，每个

6、晶粒内部的结构和普通晶体一样，具有三维远程有序，由此证明了它们的确是真正的晶体结构。所以晶体结构是高分子聚集态结构要研究的第一个主要内容。二、高聚物的聚集态结构由于高聚物结构的不均匀性，同一高聚物材料内有晶区，也有非晶区。我们要研究的第二个内容是非晶态结构。由于高分子有突出的几何不对称性，取向问题就显得很重要，第三个内容是取向结构。取向和非取向结构的相互排列问题，如果再加上添加剂，就有高聚物与添加剂的相互排列问题——这就是第四个研究内容织态结构问题。二、高聚物的聚集态结构所以高聚物的聚集态结构至少要研究四个方面的问题：晶态结构（crystal

7、linestructure）非晶态结构（non-crystallinestructure）取向结构（orientedstructure）织态结构（texturestructure）高分子凝聚态高分子链之间的几何排列和堆砌状态高分子凝聚态液体固体液晶态取向态织态结构晶态非晶态高分子链结构高分子凝聚态结构聚合物的基本性能特点直接决定材料的性能高分子材料的成型条件二、高聚物的聚集态结构高分子聚集态结构直接影响材料性能的因素，经验证明：即使有同样链结构的同一种高聚物，由于加工成型条件不同，制品性能也有很大差别。例如：缓慢冷却的PET（涤纶片）是脆性的

8、；迅速冷却，双轴拉伸的PET（涤纶薄膜）是韧性很好的材料。二、高聚物的聚集态结构我们在研究影响材料性能的各种因素时，不能忽视的是：尽管一种材料的基本性质取决于它的分