第二章 高分子的凝聚态结构ppt课件.ppt

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1、高分子物理(PolymerPhysics)第二章高分子的凝聚态结构高分子的结构高分子链的结构（三次结构）高分子聚集态结构近程结构（一次结构）远程结构（二次结构）化学组成构型分子构造共聚物序列结构柔顺性大小高分子的结构高分子的凝聚态结构：指高分子链之间的排列和堆砌结构，包括固体与液体。包括：晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构（属于固液之间的相态）。凝聚态的概念凝聚态：分子的聚集状态：固态，液态，气态分子间作用力决定凝聚态结构分子间相互作用范德华力（vanderWaalsforce）：包括：静电力、诱导力、色散力。没有方向性和饱和性。分子间距离增加，范德华力下降，作用范围小

2、于1nm，作用能比化学键小1-2个数量级。2.氢键：具有方向性和饱和性。静电力：由极性分子间永久偶极产生。范德华力分子偶极矩：假定：偶极矩分别为µ1和µ2两种极性分子、分子间距离为R，其相互作用能为：它的范围：13~21KJ/mole.g:PVC、PMMA、聚乙烯醇等分子作用力主要是静电力诱导力：极性分子的永久偶极与它在邻近分子上引起的诱导偶极之间的相互作用力。6~13KJ/mol范德华力色散力：是分子瞬间偶极之间的相互作用。是一切分子中，电子在诸原子周围不停的旋转着，原子核也不停的振动着，在某一瞬间，分子的正负电荷中心不相重合，便产生了瞬间的偶极。色散力存在于一切分子中，是范德

3、华力最普遍的一种。0.8~8KJ/mol氢键氢键：两种电负性很强的原子，之间以氢原子为媒介形成。20~40KJ/mol1.X-H···Y：X、Y原子的电负性越大，Y原子的半径越小，则氢键越强。2.两种氢键：分子内氢键，分子间氢键3.高分子链中含有-OH、-COOH、-CONH-等均可形成氢键，凡是，具有分子间氢键的高分子，一般都有较高的机械强度与耐热性。因为分子间作用力与分子量有关，而高分子的分子量很大，致使分子间作用力加和超过化学键的键能，因此高聚物不存在气态。分子间相互作用内聚能密度分子间相互作用与分子间距离的关系Frrr*Fmax排斥力吸引力范德华力与氢键如何定量描述分子间

4、作用力？内聚能内聚能（cohesiveenergy）：把1mol的液体或固体分子移到其分子引力范围之外所需要的能量。∆E=∆Hv-RT∆Hv－－摩尔蒸发热RT－－转化为气体所做的膨胀功克服分子间的相互作用内聚能密度（cohesiveenergydensity）：单位体积的内聚能。CED越大，分子间作用力越大CED越小，分子间作用力越小CED=∆E/VmVm－摩尔体积内聚能密度高分子没有气态，不能直接测定内聚能或内聚能密度，采用间接的方法测定：最大溶胀比法，最大特性粘数法。内聚能密度当CED<300J/m3,非极性聚合物分子间主要是色散力，较弱；再加上分子链的柔顺好，使这些材料易于

5、变形，具有弹性－－rubber当CED>400J/m3,分子链上含有强的极性基团或者形成氢键，因此分子间作用力大，机械强度好，耐热性好，再加上分子链结构规整，易于结晶取向－－fiber当CED在300~400J/m3,分子间作用力适中－－plastic判断是否结晶最重要的实验证据是什么？2.1晶态聚合物结构X-射线衍射仪（XRD）：衍射花样、衍射曲线同心圆——德拜环晶体晶体：物质内部的质点（原子，分子，离子，重复单元）在三维空间呈现周期性重复排列。氯化钠晶体-立方二氧化碳晶体2.1.1晶体结构的基本概念（1）空间格子(空间点阵)晶体结构=空间点阵+结构基元（重复单元）（2）晶胞和

6、晶系2.1.1晶体结构的基本概念晶胞：代表晶体结构的最小重复单位(平行六面体)abgabc晶胞参数：决定晶胞形状的参数2.1.1晶体结构的基本概念60%七大晶系立方晶系六方晶系四方晶系三方晶系正交晶系单斜晶系三斜晶系(3)晶面和晶面指数2.1.1晶体结构的基本概念晶面：将点阵从空间的不同角度划分成包含晶格点且相互平行、等间距的平面群。用晶面指数标记。晶面指数（Miller指数）1.确定此晶面在X,Y,Z坐标轴的截距，当晶面与某坐标轴平行时，为∞。2.对坐标截距取倒数，简化成最小整数比，得晶面指数。zyx13241、（100）2、（010）3、（001）4、（110）晶胞密度abg

7、abcXRD得到a，b，c，α，β，γ；可得到晶胞体积V，Z为晶胞中的单体数目，M为结构单元分子量，NA阿伏伽德罗常数2.1.3聚合物的形态与研究方法结晶形态——由晶胞堆砌成的晶体外形单晶：短程有序和长程有序贯穿整块的晶体物质多晶：由无数微小的单晶体无规则聚集而成的晶体物质控制聚合物结晶形态的条件温度，粘度，溶液组成，外界作用力……2.1.3.1单晶生成条件：将极稀的高分子溶液从高聚物熔点以上温度极慢地降温，析出的晶体晶体尺寸：晶片厚度约为10nm，常压下晶片最厚不超过50nm，