高分子物理_凝聚态-晶态

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1、第二章第二章第二章高分子的凝聚态结构高分子的凝聚态结构高分子的凝聚态结构1主要内容2.1晶态聚合物的结构2.2非晶态聚合物结构2.3高分子液晶2.4聚合物的取向结构2.5多组分聚合物2教学内容：聚合物的各种凝聚态结构（晶态、非晶态、液晶态、取向和织态结构）教学目的：通过本章的学习全面掌握高分子链之间的各种排列方式及由此而产生的各种凝聚态结构，弄清高分子链结构条件和外部条件与凝聚态结构之间的关系，了解各种凝聚态结构的表征和应用，初步建立凝聚态结构与性能之间关系。重点和难点：各种凝聚态结构（晶态、非晶态、液晶态、取相态、高分子合金的织态）的结构特点、形成条件和性能

2、差异。3第一节晶态聚合物的结构4重点及要求：内聚能密度的概念；晶体结构的基本概念；各种结晶形态和形成条件及结晶形态与性能间的关系；聚合物晶态结构模型；结晶度的概念及其测定方法；教学目的：全面掌握高分子聚合物的晶态结构的形成条件、分子排列方式、形态及对性能的影响。5凝聚态结构高分子的凝集态结构：高分子链之间的几何排列和堆积状态6小分子的凝聚态结构物质内部的质点（分子、原子、离子）在空间的排列情况可分为：近程有序——围绕某一质点的最近邻质点的配置有一定的秩序（邻近质点的数目（配位数）一定；邻近质点的距离一定；邻近质点在空间排列的方式一定）远程有序——质点在一定方向

3、上，每隔一定的距离周期性重复出现的规律。7小分子的三个基本相态•晶态——固体物质内部的质点既近程有序，又远程有序（三维）。•液态——物质质点只是近程有序，而远程无序。•气态——分子间的几何排列既近程无序，又远程无序。8小分子的两个过渡态：•玻璃态——是过冷的液体，具有一定形状和体积，看起来是固体，但它具有液体的结构，不是远程有序的，因为温度低，分子运动被冻结。分子在某一位置上定居的时间远远大于我们的观察时间。因而觉察不到分子的运动（古代欧洲教堂的玻璃上薄下厚）。9小分子的两个过渡态：•液晶——这是一个过渡态，它是一种排列相当有序的液态。是从各向异性的晶态过渡到

4、各向同性的液体之间的过渡态，它一般由较长的刚性分子形成。FFMF=R,OR,COOR;M=NN,NN,CHCHO10固体晶态凝聚态为物质的物理状态液体相态为物质的热力学状态液态气体气态液体晶态固体高分子凝聚态是指高分子链非晶态之间的几何排列和堆砌状态液晶态取向结构织态结构决定决定高分子的凝聚态结构高分子的凝聚态结构聚合物的基本性能特点聚合物的基本性能特点材料的性能材料的性能获得获得控制成型加工条件预定材料性能控制成型加工条件预定材料结构预定材料结构预定材料性能11高聚物的凝聚态结构高聚物的聚集态结构很长一段时间内搞不清楚，很长而柔的链分子如何形成规整的晶体结构

5、是很难想象的，特别是这些分子纵向方向长度要比横向方向大许多倍；每个分子的长度又都不一样，形状更是变化多端。所以起初人们认为高聚物是缠结的乱线团构成的系统，象毛线一样，无规整结构可言。•X射线衍射研究了许多高聚物的微观结构以后发现：许多高聚物虽然宏观上外形不规整，但它确实包含有一定数量的，良好有序的微小晶粒，每个晶粒内部的结构和普通晶体一样，具有三维远程有序，由此证明了它们的确是真正的晶体结构。12•高分子聚集态结构直接影响材料性能的因素，经验证明：即使有同样链结构的同一种高聚物，由于加工成型条件不同，制品性能也有很大差别。•例如：缓慢冷却的PET（涤纶片）是脆

6、性的；迅速冷却，双轴拉伸的PET（涤纶薄膜）是韧性很好的材料。13•我们在研究影响材料性能的各种因素时，不能忽视的是：尽管一种材料的基本性质取决于它的分子结构，但其本体性质则是由分子的排列状态所控制的。•如果把物质的成分看作是砖的话，那么决定一座房子的最终性能和特征的是用怎样的方式把砖垒起来。所以，研究高分子聚集态结构特征、形成条件及其对制品性能的影响是控制产品质量和设计材料的重要基础。14聚合物的内聚能Cohesiveenergy和内聚能密度Cohesiveenergydensity聚合物内聚能定义为克服分子间作用力，1摩尔的凝聚体汽化时所需要的能量ΔEΔE

7、=ΔHv−RT摩尔蒸发热汽化时所做的膨胀功聚合物内聚能密度(CED)定义为单位体积凝聚体汽化时所需要的能量ΔECED=摩尔体积Molarvolume,orMolevolumeVm聚合物内聚能聚合物在不同溶剂中的最大溶胀比法根据测定方法溶解能力来间接估计最大特性粘数法15内聚能密度（CED）•内聚能密度（cohesiveenergydensity—CED）是聚合物分子间作用力的宏观表征•聚合物分子间作用力的大小，是各种吸引力和排斥力所作贡献的综合反映，而高分子分子量又很大，且存在多分散性，因此，不能简单的用某一种作用力来表示，只能用宏观的量来表征高分子链间作用力

8、的大小。16•当我们将一摩尔液体或固体