文档介绍：高聚物的结构与性能
高分子和高聚物的特点
高聚物特有的结构与性能
柔性和链段
独有的熵弹性
显著的粘弹性和力学行为的历史效应
链段的运动和玻璃化转变
WLF方程
最多种凝聚态结构
大尺寸取向和小尺寸解取向
折叠链晶体和伸直链晶体
单链凝聚态
高分子溶液
平均分子量和分子量分布
高分子间的相互作用力特别重要
银纹现象
弹性液体
1. 柔性和链段
内旋转与构象:
每1个C-C单键:
3个可能的构象(反式、左旁式、右旁式)
长链高分子:
全取反式构象:分子链呈锯齿形的伸展链
不全取反式构象:分子链发生弯曲
10000个C-C单键:
310000=×104770个可能的构象
取反式、左右式能量差别不大,出现的概率差别较小
高分子的构象是统计性的
高分子链的柔性:
在室温下相邻键取什么构象的概率差别不大,由于热运动构象经常在改变,高分子链无规弯曲,自发地呈蜷曲形态,使构象熵最大。
1. 柔性和链段
内旋转与构象
每1个C-C单键:
3个可能的构象(反式、左旁式、
右旁式)
长链高分子:
若全取反式构象:分子链呈锯齿形的伸展链
不全取反式构象:分子链发生弯曲
10000个C-C单键:
310000=×104770个可能的构象
取反式、左右式能量差别不大,出现的概率差别较小
由于热运动,构象经常在改变
高分子的构象是统计性的
末端距h—链的两个末端的距离
完全伸直链:
无规弯曲链(高斯链) :
例如:
PE:
高弹性和链段的运动
实现高弹性的分子运动:
主链上C-C键的内旋转改变构象
链段:
高分子链中可划分出来的能够独立运动的最小统计单元(并不是一个单键,而是含约20~50个主链碳原子)
2. 独有的熵弹性
熵弹性(高弹性):高分子链构象熵的改变
蜷曲的高分子链
拉伸力
伸展链(逐渐增多反式构象)
除去外力
蜷曲的高分子链
熵在聚合物体系中扮演非常重要的角色
热力学分析、统计理论
橡胶高弹性特点
可逆弹性形变大
最高可达1000%,而金属材料的弹性形变一般不超过1%
弹性模量小
约为105N/m2,而一般金属的弹性模量可达1010N/m2
时间依赖性
橡胶在受到外力时,应变是随时间发展的,但最终趋于一个平衡值
高弹模量随温度升高而正比地增加
而金属材料的弹性模量随温度增加而减小
在快速拉伸时,高弹材料的温度升高
而金属材料则相反
橡胶非常特殊的物理力学性能
固体:
尺寸稳定,在小形变时其弹性响应符合虎克定律,像个固体
液体:
热膨胀系数和等温压缩系数与液体有相同的数量级
气体:
形变时应力随温度的增加而增加,与气体的压力随温度变化相似
3. 显著的粘弹性
任何固体都具有一定的流动性
液体有时也会显示出弹性来
任何物体均同时具有弹性和粘性这两种性质
依外界条件不同,或主要显示其弹性或主要显示其粘性
同一高聚物可以具有弹性固体和粘性液体两者之间的所有性质
弹性和粘性在高聚物材料上同时显著地呈现(即在室温上下几十度范围和通常加载时间内)