高分子物理_聚集态结构ppt课件.ppt

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1、第二章聚合物的聚集态结构AggregativeStructureofPolymers一、基本概念二、聚合物的晶态结构三、聚合物非晶态结构四、液晶态结构五、聚合物的取向结构六、高分子合金的织态结构（自学）第一节基本概念一、分子间作用力——聚集态结构形成的根源1、静电力(Electrostaticforce)2、色散力(Dispersionforce)3、诱导力(Inductionforce)4、氢键(Hydrogenbond，H-bond)范德华力VanderWaals’Force1、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

2、。分子间作用力以静电力为主的代表性极性聚物：PVC、PMMA和PVA。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、诱导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。存在于含极性分子的体系中。6-21kJ/mol.3、色散力分子之间瞬时偶极之间的相互作用力。0.8-8kJ/mol.任何分子间都会产生色散力，但对于非极性分子而言，色散力是主要的，占分子间作用力的80%以上。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、

3、O和卤素原子等。21-42kJ/mol例：O—H…ON—H…ON—H…N分子间存在氢键的低分子有：水、乙醇、氨等。分子间存在氢键的聚合物有：纤维素、蛋白质、聚酰胺、聚乙烯醇等。氢键（X—H…Y）注意：1、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。2、高聚物没有气态原因：由于高分子链很长，所含链节数多，各链节所产生的分子间作用力加和远大于化学键的键能。因此，在克服所有分子间作用力之前，化学键已经断裂而发生化学变化，即不可能气化。故高聚物没有气态，只有固态和液态。二、聚集态

4、和相态1、低分子的聚集态和相态按分子运动形式和力学特征，可分为气态、液态和固态三种宏观聚集形态。按组成物质质点（原子、离子和分子）堆砌排列方式，又可分为气相、液相和晶相三种热力学相态。2、低分子的聚集态和相态之间的关系相态聚集态晶相液相气相固态+（晶体）+（无定型体）（固体）—液态+（液晶）+（无定型体）（液体）—气态——+（气体）说明：“+”表示二者间有对应关系，括号内为相应的综合名称；“—”表示二者间无对应关系。3、高分子的聚集态和相态（1）高聚物无气态，只有固态和液态；无气相，只有晶相和液相。（2）对于结晶高聚物，由于种种原因，结晶并不完全，是晶相和非晶相共存的体系。为

5、了叙述方便，仍用“结晶高聚物”来描述。故按照能否结晶，可将高聚物划分为结晶高聚物和非晶高聚物两大类。（3）对于非晶高聚物，从相态角度而言属于液相。但在不同外界条件下可呈现出玻璃态、高弹态和粘流态三种不同的力学状态。（4）此外，高聚物长链分子具有明显的几何不对称性，在外力作用下可呈现出低分子物所没有的取向态。综合起来，高聚物的聚集态有结晶态、玻璃态、高弹态、粘流态和取向态。第二节高聚物的晶态结构一、晶体的基本概念晶体：组成物质的质点（原子、离子、分子、重复单元等）三维有序、周期性排列。1、晶胞和晶胞参数晶胞：构成晶体的最小重复单元。为平行六面体状。晶胞参数：六个，三个轴长a，b

6、，c与三个夹角α，β，γ几何结晶学表明，形成晶胞的平行六面体共有七种类型，即立方，四方，斜方(正交)，单斜，三斜，六方，三方(菱方)，也称为七大晶系。尽管结晶物质有成千上万种，但是它们的晶胞都在此七大晶系之内，具有相同晶胞形状的晶体属于同一晶系。不同晶系的晶胞及参数见相关参考书.2、高聚物的晶胞（1）分子链在晶体中的构象(规整有序,能量最低)在晶态高分子中，高分子长链为满足排入晶格的要求，一般都采用比较伸展的构象，彼此平等排列，使位能最低，才能在结晶中作规整的紧密堆积。平面锯齿形和螺旋形是结晶高分子链的两种典型构象。不带取代基或取代基体积小的高分子，采取全反式的平面锯齿形构象

7、；带有较大侧基的高分子，为了减小空间位阻，以降低势能，采取旁式构象或反式旁式相间构象而形成螺旋状。平面锯齿形构象如PE、POM、PA、PVAL等螺旋形构象如PP、等规PS、PMMA等（2）结晶高聚物的晶胞高聚物无主方晶系（各向同性晶体）。高聚物晶胞上的质点不是整条分子链，而只是分子链上的一个或几个链节。晶胞的主链中心轴互相平行，为主轴方向（c向），在此方向上原子间以共价键相连；而在其它两个方向（a向和b向）上，只有范德华力作用；晶胞参数a和b并非一成不变。当受热到一定程度或有溶剂作用时，a和b轴会遭到破