高分子的聚集态结构

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1、第三节高分子材料聚集态结构概述分子间作用力晶态结构和非晶态结构高聚物的结晶过程结晶对高聚物性能的影响取向结构共混物的织态结构凝聚态是指由大量原子或分子以某种方式(结合力)聚集在一起，能够在自然界相对稳定存在的物质形态。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。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

2、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——分子间的几何排列既近程无序，又远程无序。小分子的聚集态结构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）。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。高

3、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排列和堆积结构。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。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

4、它确实包含有一定数量的，良好有序的微小晶粒，每个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。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。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

5、题：晶态结构（crystallinestructure）非晶态结构（non-crystallinestructure）取向结构（orientedstructure）织态结构（texturestructure）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，实验证明：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→结晶，PET片呈脆性。PET迅速冷却并经双轴拉伸的涤纶薄膜却是韧性非常好的材料（只取向未结晶）。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

6、它的分子结构，但其本体性质则是由分子的排列状态所控制的。如果把物质的成分看作是砖的话，那么决定一座房子的最终性能和特征的是用怎样的方式把砖垒起来。所以，研究高分子聚集态结构特征、形成条件及其对制品性能的影响是控制产品质量和设计材料的重要基础。高分子聚集态结构主要研究分子链因单键内旋转和（或）环境条件（温度、受力情况）而引起分子链构象的变化和聚集状态的改变。不同条件下，分子链构象：可能呈无规线团构象；也可能排列整齐，呈现伸展链、折叠链及螺旋链等构象。聚集状态：非晶态（玻璃态、高弹态）结晶态（不同晶型及液晶态）粘流态等高分子链的运动是以链段为单元的，是蠕动。

7、高分子链在分子内旋转作用下可采取各种可能的形态，可取不同的构象，如伸直链、无规线团、折叠链、螺旋链等。高分子链的构象软物质：相对于弱的外界影响，如施加给物质瞬间的或微弱的刺激，能作出显著响应和变化的那类凝聚态物质；结构的细微变化而引起体系宏观物质的巨大变异。未硫化－－液态胶乳天然橡胶硫化－－200个碳原子只要有一个硫化，高强度固态橡胶一、大分子间作用力分子间作用力：主价键完全饱和的原子，仍有吸引其他分（次价键力）子中饱和原子的能力1．小分子间的作用力共价键键能：200∽600KJ/mol;范德华作用能：0.8∽21KJ/mol；偶极力：13∽21KJ/m

8、ol；诱导力：6∽13KJ/mol；静电作用，长程力，无饱和性和色散力：0.8∽