塑料成型加工基础 教学课件 作者 杨中文 主编单元二 高分子聚集态结构.ppt

《塑料成型加工基础 教学课件 作者 杨中文 主编单元二 高分子聚集态结构.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、单元二高分子聚集态结构◆一、分子间的相互作用◆二、高分子的结晶形态与结构◆三、非结晶高分子的结构◆四、高分子的取向结构2021/7/241（一）分子间的作用力一、分子间的相互作用高分子间作用力高分子聚集态形成的分子根源！高分子间作用力静电力Electrostaticforce诱导力Inductionforce色散力Dispersionforce氢键力Hydrogenbond范德华力VanderWal’sforce2021/7/242范德华力存在于分子间或分子内非键合原子间的相互作用力。包括静电力，诱导力和色散力，它没有方向性与饱和性

2、。静电力是极性分子间的相互作用。由极性分子的永久偶极间的静电相互作用引起。13-21kJ/mol.分子间作用力以静电力为主的代表性极性聚物：PVC、PMMA和PVA。2021/7/243诱导力分子之间瞬时偶极之间的相互作用力。0.8-8kJ/mol.色散力极性分子的永久偶极与其它分子上（包括极性和非极性分子）引起的诱导偶极之间的相互作用力。6-31kJ/mol.氢键与电负性较强的原子结合的氢原子同时与另一个电负性较强的原子之间的相互作用。这种电负性较强的原子可以是N、O和卤素原子等。13-29kJ/mol.2021/7/244分子内

3、与分子间氢键的例子2021/7/245注意由于长链高分子是由数目很大的小单元（链节或链段）组成，所以高分子中的分子间力不仅存在于不同的高分子链间，也存在于同一高分子链内不的链节或链段单元之间。高分子中总的范德华力超过了化学键的作用，使得在解除所有的范德华力之前化学键就断裂了，所以聚合物没有气态，只有液态与固态。2021/7/246注意对小分子：△E≈恒容蒸发热或者升华热。对高分子：不能汽化，△E只能通过在不同溶剂中的溶解能力来间接估计。（二）聚合物内聚能密度内聚能，定义：克服分子间作用力，1摩尔的凝聚体汽化时所需要的能量△E。摩尔蒸

4、发热汽化时所做的膨胀功2021/7/247定义：单位体积凝聚体汽化时所需要的能量。内聚能密度CohesiveEnergyDensity,CED聚合物内聚能测定方法:根据聚合物在不同溶剂中的溶解能来间接估计最大溶胀比法最大特性粘度法摩尔体积2021/7/248线形聚合物的内聚能密度高聚物名称内聚能密度（J/cm3）高聚物名称内聚能密度（J/cm3）聚乙烯260聚异丁烯272聚丁二烯276丁苯橡胶276聚异戊二烯281聚苯乙烯306聚甲基丙烯酸甲酯348聚醋酸乙烯酯368聚氯乙烯381聚对苯二甲酸乙二醇酯477聚酰胺-66775聚丙烯腈

5、9922021/7/249内聚能密度在290J/cm3以下的，都是非极性高聚物，由于它们的分子链上不含有极性基团，分子间力主要是色散力，分子间相互作用较弱，加上分子链的柔顺性较好，使这些高聚物材料易于变形，具有较好的弹性，通常可作为橡胶使用；内聚能密度较高的高聚物，分子链刚性较大，属于典型的塑料；当内聚能密度达到420J/cm3以上，由于分子链上有强极性基团，或者分子链间能形成氢键，分子间作用力大，因而有较好的机械强度和耐热性，再加上分子链结构比较规整，易于结晶、取向，使强度更高，成为优良的纤维材料。2021/7/2410（一）高分

6、子的结晶形态二、高分子的结晶形态与结构由晶胞（结晶微观结构）排列堆砌形成的晶体的外观几何形状。主要有单晶、球晶、串晶、柱晶、伸直链晶体和纤维晶等1.高分子单晶聚乙烯单晶聚甲醛单晶2021/7/2411高分子单晶的形成条件：极稀溶液（0.01-0.1%）中缓慢结晶电子显微镜下观察发现单晶是具有规范几何外形的薄片状晶体（PE的单晶片为菱形，POM的单晶呈六边形），晶片的厚度在10nm左右,大小为几十个μm。电子衍射分析表明晶片中分子链垂直于晶片平面。由于分子链的长度通常达数百纳米，可以认为在晶片中高分子链呈折叠排列——“折叠链晶片”。2

7、021/7/2412球晶是聚合物最常见的、最重要的一类结晶形态。当聚合物从浓溶液中析出或从熔体中冷却结晶时，并且在不存在应力或流动的情况下，会形成外观几何形状为球体的结晶形态——球晶。球晶是一种多晶，其最基本结构单元是折叠链晶片。这些小晶片由于聚合物熔体迅速冷却或者其它条件的限制来不及进行规则生长，因而不能按照最理想的方式生长成单晶。但是为了减少表面能，它们往往以某些晶核为中心同时向四面八方进行生长，最后成为球状的多晶聚集体——球晶。2.球晶2021/7/2413聚乙烯球晶的电子显微镜照片2021/7/2414球晶的生长过程：1）成

8、核——由一个多层晶片形成球晶的晶核；2）晶片生长——晶片逐渐向外生长并不断分叉形成捆束；3）形成球晶——捆束状形态进一步发展，最后填满空间，形成球状晶体；4）球晶生长——球晶沿径向方向不断长大，直至与相邻的球晶相遇；2021/7/24