高分子的聚集态结构ppt课件.ppt

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1、PolymerPhysics高分子物理2AggregateStructureofPolymers高分子聚集态的结构2.1Introduction引言2.1.1Conceptofaggregatestate聚集态结构的内涵凝聚态结构高分子结构链结构近程结构远程结构构型构造一级结构二级结构三级结构凝聚态物质的分子分子运动在宏观上的表现物质的物理状态固体液体气体相态物质的热力学状态晶态(相)液态(相)气态(相)物质的结构特征和热力学性质特例：(1)玻璃—固体----液态(相)(2)液晶—液体----晶态(相)物理状态气体液体固体普通液态液晶态无定形态晶态凝聚态有序状态高分子聚集态高

2、分子链之间的几何排列和堆砌状态聚集态包括晶态Crystallinestate液晶态Liquidcrystallinestate非晶态Amorphousstate取向态Orientationstate固体液体高分子凝聚态晶态(晶相)和非晶态(液相)熔体和浓溶液(液相)高分子的结构StructureofPolymers链结构ChainStructure聚集态结构AggregateStructure织态结构Morphology晶态结构CrystallineStructure无定型态结构Amorphousstructure链结构凝聚态结构基本性质本体性质间接影响材料性能直接决定材料性

3、能高分子链的柔性材料的刚柔性≠聚合物不存在气态——分子间作用力超过化学键的键能。2.1.2Interactionsbetweenpolymermolecules高分子的分子间作用力共价键相互作用非共价键范德华力氢键高分子由于分子间的相互作用而堆砌在一起范德华力1.静电力：极性分子永久偶极之间的静电相互作用所产生的引力。2.诱导力：极性分子永久偶极与其在其它分子上引起的诱导偶极之间的作用力。3.色散力：分子的瞬时偶极之间的相互作用力。静电力1.2104~2.1104J/mol诱导力0.6104~1.2104J/mol色散力0.08104~0.84104J/mol偶极

4、矩极化率电离能分子间距离范德华力范德华力:2～8kJ/molC－C键能:347kJ/mol假设PEDP=104，相互作用力:Ef>2*104kJ/molC－C键能:EJ=347kJ/molEf>EJ聚合物没有气态极性很强的Y－H上的氢原子与另外一个键上电负性很大的Y原子上的孤对电子相互吸引而形成的一种键2.1104~4.2104J/mol氢键氢键键长(nm)键能(kJ/mol)F—H…F0.2428O—H…O0.2718.834.3N—H…F0.2820.9N—H…O0.2916.7N—H…N0.315.44O—H…Cl0.3116.3几种重要共价键的键能数据化学键键长

5、(nm)键能(kJ/mol)化学键键长(nm)键能(kJ/mol)C–C0.154347C–O0.146360C=C0.134611C–Cl0.177339C–H0.110414O–H0.096464C–N0.147305N–H0.101389C=O0.121749O–O0.1321462.1.3Cohesiveenergydensity高分子的内聚能密度内聚能：为克服分子间作用力，把1mol液体或固体分子移到分子间引力范围之外所需要的能量。高分子间作用力大小的量度HV:摩尔蒸发热内聚能密度：单位体积的内聚能HS:摩尔升华热(:摩尔体积)线性聚合物的内聚能密度Polyme

6、rNameCED(J/m3)PEPolyethylene259PiBPolyisobutylene272NRNaturalrubber280BRButadienerubber276SBRStyrene-butadienerubber276PSPolystyrene305PMMAPoly(methylmethacrylate)347PVAcPoly(vinylacetate)368PVCPoly(vinylchloride)381PETPoly(ethyleneterephthalate)477Nylon66Polyamide66774PANPolyacrylonitrile9

7、92橡胶塑料纤维判断内聚能密度同分子的极性有关，分子的极性越小，内聚能密度越高低内聚能密度对高聚物的性能有很大影响，内聚能密度越高，大分子间的作用力越弱强从而材料可作为使用橡胶纤维塑料对耐热性材料，要求其内聚能密度高低2.2TheCrystallineState高分子的晶态结构高分子链具有一定的规整结构适宜的温度，外力等高分子结晶，形成晶体玻璃体结晶溶液结晶熔体结晶结晶方法高分子和小分子结晶性的差别:高分子不能100%结晶!crystallinity(结晶度)：结晶相的分数质量百分数体积百分数AB+BC