高分子研究方法绪论-m

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1、高分子材料研究方法主讲人：麦东东化工学院高分子系一、课程基本信息1、先修课程：无2、面向对象：应用化学、化学工程、材料科学与工程等相关专业。3、学习目的：学会应用现代分析技术对高分子结构和性能进行研究分析，从而掌握高分子结构和性能的研究方法。培养综合分析问题、理论联系实际分析、解决的问题的能力，为以后从事高分子科学及相关学科的研究打下坚实的基础。聚合物近代仪器分析方法是指应用近代实验技术，特别是各种近代仪器分析方法，分析测试高分子材料的组成，微观结构和宏观性能之间的内在联系以及高聚物的合成反应及在加工过程中结构的变化等。近代仪器分析工作对高分子工作者的要求：了解近代仪器分析方法基本原理，能

2、正确选择分析方法和提出合理的分析要求。了解各种近代仪器分析技术对高分子样品的要求，提供合适的样品。判断分析结果的准确性和掌握谱图所提供的信息。3、教学参考书：《高分子近代测试分析技术》，曾辛荣主编，华南理工大学出版社《聚合物近代仪器分析》，汪昆华，罗传秋主编，清华大学出版社1绪论1.1高聚物的结构特点高聚物是由许多巨大的分子组成的。这些大分子又是由成千上万个原子以共价键连接起来的，而且可以看出其中有许多重复的结构单元。某些高聚物的结构单元是完全一致的（均聚），但另一些则是由两种或两种以上的结构单元混合组成（共聚），同时大分子之间又有各种联系。高分子的结构：①一次结构（近程结构）②二次结构（

3、远程结构）③三次结构（聚集态结构）④高次结构1分子内结构：链中原子或基团的几何排列；高分子的链结构：一次结构（近程结构）：组成、构型、均聚、共聚、形态、分子量二次结构（远程结构）：高分子在空间存在的各种形态-构象：无规线团、折叠链、螺旋链2分子间的结构：分子链间的几何排列：高分子的聚集态三次结构：大分子与大分子间的几何排列：晶态、非晶态、液晶态、取向、共混等多相结构高次结构：指嵌段、接枝、共混、微区分相1.1.1高分子的结构大分子的化学组成，均聚或共聚、大分子的相对分子质量、链状分子的形态如直链、支链、交联及大分子的立体构型（如全同、间同、无规、顺式、反式等）单个大分子的形态。如：无规线团

4、、折叠链、螺旋链等具有不同二次结构的单个大分子聚集在一起形成不同的聚集态结构。如：无规线团胶团、线团交缠、缨束状结构、折叠链晶体等。指三次结构以及与其它物质构成尺寸更大的结构，如：由折叠链形成的片晶构成球晶；嵌段或接枝共聚物和共混高聚物形成具有微区分相的结构；此外还有添加填料或纤维的复合材料等。高次结构：1.2高聚物的形态及其行为结构是材料物理和化学性质的基础，但即使同一种结构已确定的物质，由于处在不同的状态，其分子运动方式不同，显示出不同的物理化学性质。故单纯了解高聚物的结构是不够的，还需了解高分子的分子运动时所表现的状态特点，才能了解高聚物的结构与性能之间的内在联系。高聚物由于结构形态

5、的复杂性，导致分子运动单元的重复性，从而使其状态依赖温度和时间两个参数。如：PP室温下是硬而脆，象玻璃一样的物质，但加热到一定温度后，就变得柔软如橡胶，这说明分子的化学结构没有变化，但由于温度改变了分子的运动状态而表现出不同的行为。高聚物结构形态的复杂性导致分子运动单元的多重性。如温度由低→高，高聚物历经三态：玻璃态、高弹态和粘流态，分别对于不同的运动单元，且力学性能显著不同。1.2.1高聚物的温度依赖关系温度依赖性是指由于温度升高，其分子的热运动程度和运动的空间增大，高聚物从玻璃态→高弹态→粘流态变化。对应侧基或链节运动，链段运动，大分子整体运动1.2.2高聚物与时间的依赖关系外力使高聚

6、物从一个平衡状态通过分子运动到另一个状态需要一个时间，称为松弛时间。当外力作用的时间比高聚物的链段转变的松弛时间短很多，表现为玻璃态，反之表现为高弹态。高聚物时间模量图由于高分子具有松弛时间ד和温度的依赖关系，其力学性能表现出高弹性和粘弹性行为。即高聚物表现为弹性固体，或橡胶，或液体。高弹性是高聚物分子链的构象形状改变导致的柔性：构象商改变，形变大模量小；粘弹性是指高聚物材料不但表现弹性材料的特性，还有粘流体的性质。总之，必须借助现代仪器研究高聚物的结构与性能关系。2、高分子研究方法的研究对象高分子结构的研究：高分子链结构和聚集态结构的基本研究方法。高聚物分子运动的研究：体积，热力学，力学

7、，电磁性质。高分子性能的研究：高分子热性能、力学性能、流变行为、电学性能等基本研究方法。2.1高聚物结构的测定方法聚合物结构分析的方法很多，对于分析不同尺度大小的聚合物结构单元，应选用适当的测试工具和分析方法。测定链结构的方法有X-射线衍射、电子衍射法、裂解色谱-质谱、紫外吸收光谱、红外吸收光谱、拉曼光谱、核磁共振法、荧光光谱、电子能谱等。测定聚集态结构的方法有X-射线小角散射、电子衍射法、电子显微镜（TEM、SEM）、