高聚物的结构

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1、第四章　高聚物的结构第　1　题解答：高聚物的结构主要以下分为三个层次：高聚物的结构一次结构（高分子链结构）二次结构（高分子链形态）三次结构（高分子聚集态）无规线团圆球通心粉体缨状胶束折叠链高分子晶体螺旋绞链伸直链折叠链螺旋链无规线团链节的化学结构链节的连接次序第四章　高聚物的结构第　2　题解答：因为高分子链结构是决定高聚物基本性质的主要因素。各种高聚物由于链结构不同，其性质差异很大。而高聚物聚集态结构取决于成型加工的过程，它是决定高聚物制品使用性能的主要因素。所以，研究高聚物结构的目的在于了解高分子内和高

2、分子间相互作用力的本质，从而了解高分子运动，并建立高分子结构与性能的联系。结构是分子运动的基础，分子运动是分子内和分子间相互作用的表现。掌握了结构与性能的关系，对于合成具有指定性能的高聚物与成型加工具有重要的意义。第四章　高聚物的结构第　3　题解答：（1）造成高分子链具有柔性的主要原因柔性是指大分子有改变分子链形态的能力。造成的原因是由单键(σ键)的内旋转造成。（2）影响柔性的因素内因：主链结构主链结构对高分子链的柔性起决定性作用。如果主链全部由单键组成，由于链上每个键都能够内旋转，所以柔性很大。规律：键

3、角↑，键长↑，旋转内阻↓则柔性↑。主链中如含有苯环结构，则因苯环不能内旋转，所以这类高分子的柔性下降，刚性增加，耐高温性能优良。主链中含有双键的大分子分两种情况，一种是双键是孤立存在的，虽然双链本身不能旋转，但由于它的存在使非键合原子间的距离增大，进而使它们之间的排斥力减弱，内旋转容易。第四章　高聚物的结构第　3　题续解：另一种是共轭双键[C＝C－C＝C]n的高分子，因其电子云相互交盖形成大键，没有轴对称性，分子不能内旋转，刚性很大，耐热性能优良，但脆性也大。取代基取代基极性大小决定着分子内的吸引力和势垒

4、，也决定分子间力的大小。取代基极性越小，作用力也越小，势垒越小，分子容易内旋，因此分子链柔性好。取代基的数量少，则在链上的间隔距离较远，它们之间的作用力及空间位阻的影响也降低，内旋转比较容易，柔性较好。取代基的体积大小决定着位阻的大小，如聚苯乙烯分子中苯基的极性虽小，但因其体积大，位阻大，所以内旋势垒大，不容易内旋。当取代基为长链脂肪烃时，由于支链本身也能内旋，同时支链增加了大分子间的距离，使分子间的吸引力减小，从而使高聚物柔性增加。取代基的位置对分子链的柔性也有一定影响，同一碳原子上连有两个不相同的取代

5、基时，因对称性不好，难于内旋，分子链的柔性降低。同一碳原子上连有两个相同的取代基时，因对称性好，易于内旋，分子链的柔性增加。第四章　高聚物的结构第　3　题续解：交联对柔性有很大的影响。交联度低时，交联点的距离大于链段的长度则保持柔性。交联度高时交联点的距离小于链段的长度，则无柔性。主链结构、取代基和交联等因素是决定大分子链柔性的内因。高聚物的许多物理－机械性能如耐热性、高弹性、机械强度等则是分子的柔性和分子间力的综合影响结果。外因：环境温度则是使大分子内旋而表现出柔性的的外因。对同一高分子链而言，柔性大小

6、随外界温度而变。高温时，热运动能量大，内旋自由，链段短，构象多，柔性大。低温时，热运动能量小，内旋难，链段长，构象少，柔性小。第四章　高聚物的结构第　4　题解答：高分子热运动的形式与低分子一样，好有位移、转动、和振动三种形式。但在能量不足以破坏次价键时，原子间的共价键和次价键都有振动，如小侧基的摇摆或颤动等，但此振动变化只在平衡距离附近，不足以影响结构的稳定。分子发生转动及位移是更大的变化，这种变化在高分子中比较复杂，因高分子链很长，以及运动单元相互牵制等原因，使这些运动比较难于发生。尽管如此，高分子链仍

7、有曲柄运动、链段运动、整个大分子运动等几种特殊运动形式。一般高分子热运动的形式具有链段运动和大分子运动的双重性。第四章　高聚物的结构第　5　题解答：聚集态是动力学概念，是根据力学特征与分子热运动特征来划分的。一般低分子物质可以三种聚集态存在，即气态、液态和因态。气体中，分子间距离大，彼此吸引能小，内磨擦可以忽略，分子能够自由振动、转动和位移运动，表现出能流动、扩散、没有固定的体积和形状，密度小、能压缩等性质。固体中，分子和原子堆砌紧密，彼此距离小，吸引能大，分子不能自由转动和移动，只能以每秒1013～10

8、14次/秒的频率绕平衡中心振动，因此表现出不能流动，不能扩散，有固定的体积和形状，难以压缩，具有硬度等特性。液相介于气体与固体之间，分子堆砌也相当紧密，难以压缩，分子间作用能与热运动能同数量级，有内磨擦，但分子能转动和移动，表现出有一定的体积而无固定形状，能够流动和扩散。加热或冷却时，这三种物理聚集态可以互相转变。相态是热力学概念。根据热力学和结构学的特征，低分子物质可以有气相、液相和晶相。相态是决定于自由能、温度、压力、体积