高分子结构:指组成高分子的不同尺度的结构单元在空间的相对排列。构型:指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。这种排列是稳定的,要改变构型必须经过化学键的断裂和重组。构象:是指分子中的原子或原子团由于C-C单键内旋转而形成的空间排布(位置、形态)。柔顺性:高分子链能够改变其构象的性质。链段:一个单键内旋转牵连着若干个结构单元一起运动,则这若干个结构单元组成一个链段(50~100)。柔顺链:假定大分子链上没有任何阻碍或者分子之间没有干扰,单键内旋转完全自由。刚性链:单键内旋转非常困难,旋转带动整个大分子链运动。凝聚态:物质的物理状态,是根据物质的分子运动在宏观力学性能上的表现来区分的,通常包括固、液、气体,称为物质三态。凝聚态结构:指高分子链之间的排列和堆砌结构。它包括晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构。内聚能: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。内聚能密度:单位体积的内聚能,等于该物质的内聚能与摩尔体积之比。球晶:是由许多径向发射的长条扭曲的晶片组成的多晶聚集体。结晶度:实际晶态聚合物中,通常是晶区和非晶区同时存在的。结晶度即试样中结晶部分所占的质量分数(质量结晶度)或者体积分数(体积结晶度),以ƒcw、ƒcv表示。取向:在某种外力作用下,分子链或者其他结构单元沿着外力作用方向择优排列的结构。松弛时间:它的大小反映了对指定的体系(运动单元)在给定的外力、温度、和观察时间标尺下,从一种平衡态过渡到另一种平衡态的快慢,即松弛过程的快慢。玻璃化温度Tg:玻璃态向高弹态转变温度,即链段开始运动或冻结温度。粘流温度Tf:高弹态和粘流态之间的转变温度,即整链开始运动的温度。聚合物的玻璃化转变:非结晶聚合物从玻璃态向高弹态的转变。熔化:物质从结晶状态转变为熔融态的过程称为熔化。Tm:高分子结晶完全熔化时的温度。熔点:晶体全部熔化完了的温度。普弹性:一般聚合物在玻璃化温度之下表现弹性模量较大,仅产生1%~5%的可回复形迹的性能。高弹性:一般具有柔性分子链的非晶态聚合物在玻璃化温度与黏流温度之间表现弹性模量很小,却可产生100%~2000%的可回复形变的特性。熵弹性:橡胶在拉伸力作用下熵值减小,外力解除后熵值增加的自发过程使其恢复原来状态。牛顿流体:低分子流体在流动时流速越大,流动阻力越大,切应力与切变速率成正比。非牛顿流体:聚合物熔体和浓溶液的流动却不服从牛顿定律,其切黏度并非确定值而是随切变速率变化而改变。剪切粘度:在流动曲线上取一点,其切应力与切变速度为ŕ之比值。熔融指数:全称熔液流动指数,或熔体流动指数,是一种表示塑胶材料加工时的流动性的数值。粘流温度(Tƒ):通过链段的协同运动而使整条大分子链发生质心位移的温度。线性粘弹性:组合了服从虎克定律的理想弹性固体的弹性和服从牛顿流动定律的理想液体的粘性两者的特征,就是线性粘弹性。粘弹性:聚合物材料组合了固体的弹性和液体的粘性两者的特征,这种行为叫做粘弹性。蠕变:在一定的温度和较小的恒定应力作用下,材料的形变随时间的增长而逐渐增加的现象。应力松弛:在恒定的温度和形变不变的情况下,聚合物内部应力随着时间的增长而逐渐衰减的现象。滞后现象:聚合物在交变应力的作用下,形变落后于应力变化的现象。内耗:由于力学滞后或者力学阻尼而使机械功转变成热的现象。时-温等效原理:同一个力学松弛既可以在温度较高和较短的时间内观察到,也可以在较低的温度和较长的时间内观察到,因此升高温度和延长观察时间,对于高分子运动是等效的,对高聚物的粘弹性行为也是等效的。强迫高弹形变(塑性形变):处于玻璃态的非晶聚合物在拉伸过程中屈服点后产生的较大应变,移去外力后形变不能回复。若将试样温度升到其Tg附近,该形变则可完全回复,因此它在本质上仍属高弹形变,并非粘流形变,是由高分子的链段运动所引起的。冷拉:韧性聚合物在屈服后产生细颈,之后细颈逐渐扩展,应变增加而应力不变,这种现象称为冷拉。脆性断裂:与材料的弹性响应相联系,在断裂前试样断裂均匀,断裂时,裂纹迅速垂直于应力方向,断裂面不显出明显的推迟形变,σ—ε曲线是线性的,ε5%,断裂能小,由张应力引起的,是键长变化的结果。韧性断裂:屈服点以后的断裂,产生大形变,断面显示外延形变(缩颈的结果),σ—ε曲线是非线性的,ε5%,由剪切应力引起的-链段运动的结果。银纹:聚合物在张应力作用下,在材料的薄弱环节,应力集中产生局部应力塑性形变,而在材料表面或者内部出现垂直于应力方向长度约100μm,宽度约为10μm,厚度约1μm的微细凹槽或裂纹的现象。裂纹处的折光指数低于聚合物体的折光指数,在两者的界面上发生全反射现象,看上去呈发亮的银色条纹,因此称为银纹。溶度参数:是反映分子间相互作用力大小的一个参数,定义为单位体积汽化能的平方根,用δ来表示。测量方法:1)间接测量法;2)基团加和法。Χ1:高分子—溶剂相互作用参数,反映了高分子与溶剂混合过程中的相互作用能的变化。θ状态:在一定温度和溶剂条件下,高分子与溶剂间的相互作用参数Χ1=1/2,μ1E=0时,高分子溶液的热力学行为与理想溶液相同,此状态称为θ状态,,此时的温度称为θ温度,此溶剂称为θ溶剂。扩张因子:高分子在给定溶剂内和给定温度下的尺寸与它在相同温度下θ态的尺寸之比值。第二维利系数A2:表征高分子“链段”与溶剂分子之间的相互作用。它与高分子在溶液中的形态有密切关系,取决于不同体系和实验温度。渗透压:当溶剂池和溶液池被一层只允许溶剂分子透过的半透膜分开,纯溶剂透过半透膜进入溶剂池,使液面升高,当液柱高度为定值时,达到了渗透平衡,压差为π。介电常数:介质电容器的电容C比真空电容器C0的电容增加的倍数。介电损耗:聚合物在交变电场中取向极化时,伴随着能量消耗,使介质本身发热。静电现象:任何两个固体,不论其化学组成是否相同,只要它们的物理状态不同,其内部结构中电荷载体能量的分布也就不同。这样两个固体接触时,在固-固表面就会发生电荷的再分配。在它们重新分离之后,每一固体将带有比接触或摩擦前更多的正(或负)电荷。构型与构象的区别:构型是稳定的,要改变构型必须通过化学键的断裂或重组。构象是通过单键的内旋转实现的(热运动),是不稳定的,具有统计性。由统计规律知道,大分子链蜷曲的几率最大,呈伸直链构象的几率最小。高分子链的柔顺性的影响因素:A内因:近程结构。1.主链的结构:1若主链全由C-C单键组成,内旋转容易,链柔顺性。2主链含有芳杂环时,内旋转难,链柔性差。3主链中含有孤立C=C双键时,链柔顺性好,但含有C=C=C及-Ph-Ph-Ph的链柔顺性差,是刚性链。2取代基的结构:1侧基的极性越大,极性基团数目越多,相互作用越强,单键内旋转越困难,分子链柔顺性越差。2非极性侧基的体积越大,内旋转位阻越大,柔顺性越差。3链段之间是否存在氢键,能形成氢键的,高分子柔性差一些。4分子链中取代基的对称分布柔顺性不对称分布。3高分子链的长短:链越长,柔性越大。4分子间作用力:分子间作用力增大,则柔顺性减小。5支化和交联:支链长,则阻碍链的内旋转,柔顺性下降。交联结构,当交联度不大时对链的柔顺性影响不大,但是交联度达到一定程度则大大影响链的柔顺性。6分子链的规整性:分子结构规整,结晶能力强,则柔顺性差。B外因:外界条件、T、外力等。a.温度的影响:温度越高,高分子链柔性越好。b.与外力的作用有关:1慢:外力增加,链的柔性增加。2快:外力增加,链的柔性降低。聚合物的结晶形态:1区别的依据:物质内部的质点在空间的排列是否具有短程有序性长程有序性。2结构形态:单晶:a.生成条件:线形高分子从极稀溶液(浓度0.01~0.1%)溶液中缓慢结晶形成。b.形态:具有规则几何形状的薄片状的晶体。c.形成过程:PE链构象规整化和凝聚态结构规整化过程。球晶:a.生成条件:高分子浓溶液中析出;熔体冷却,不存在应力或流动力。b.生长过程:球晶以折叠链晶片为基本结构单元,这些小晶片由于熔体冷却来不及规整排列。纤维状晶体:a生成条件:高聚物熔体被拉伸或受到剪切力作用;高分子溶液是流动的;高分子溶液在搅拌状态下。伸直链晶体:a生成条件:在高温高压下结晶。B.形态:在晶体中,高分子链完全伸展,平行规整排列,晶片厚度于分子链长度相当。串晶(多晶):a生成条件:在溶液中强烈搅拌得到。b.形态:脊纤维:伸直链构成;附晶:折叠连构成。树枝状晶:溶液浓度较大(一般为0.01~0.1%),温度较低的条件下结晶时,高分子的扩散成为结晶生长的控制因素,此时在突出的棱角上要比其它邻近处的生长速度更快,从而倾向于树枝状地生长,最后形成树枝状晶体。结晶度的测定方法:X-ray衍射法;密度法;红外光谱法;量热法(DSC法)。取向的机理:1整链:高分子的各个链段协同作用,在粘流态下实现性能:分子链具有各向异性。2链段:由单键的内旋转造成的,在高弹态就可以进行性能:各向异性不明显。取向的特点:取向是一种分子有序化的过程,外力除去后,在热运动影响下,高分子链又趋向于无序--解取向。取向在热力学上是非平衡态。取向条件不同,取向单元也不相同。聚合物的玻璃化转变:1.定义:非结晶聚合物从玻璃态向高弹态的转变。2.转变的现象:a.比容:比容在玻璃化温度处发生转折。b.力学性质:在玻璃化转变时,聚合物粘弹性响应有很大的变化。c.热力学性质:在Tg时,热焓有明显的变化,热容是一个突变。3.物理本质:它不是一个真正的二级相转变,只是一个松弛过程。4.Tg的测定:a静态法:膨胀计法;量热法;形变法;波谱法。b动态法:振簧法;粘弹谱仪;扭摆法。5.意义:Tg是橡胶的使用下限温度,上限温度是Tf。Tg是衡量聚合物链柔性高低的表征温度。Tg越小,链的柔性越好。6.影响聚合物玻璃化温度的因素:凡是影响高分子链柔性的因素都会影响Tg。1、化学结构的影响:①主链结构:a.主链化学键的内旋转位垒越低,高分子链的柔性越大,Tg就越低。b.主链上引入芳杂环状结构(苯基,联苯基),分子刚性增大,Tg升高。c.主链上有孤立双键的柔性好,所以玻璃化温度低。d.在共轭二烯中,分子链段较为刚性的反式异构体具有高的玻璃化温度。②取代基的空间位阻和侧链的柔性:a.侧基的存在使玻璃化温度升高。随着取代基的体积增大,分子链空间旋转的位阻增大,Tg升高。b.C原子上对称取代基的存在使玻璃化温度降低。主链的内旋转位垒反而比单取代基小,主链柔顺性升高,Tg降低。c.侧基是柔性的,聚甲基丙烯酸酯Tg降低。侧基越大柔性越大,这种柔性侧基的存在相当于起了内增塑的作用,Tg越低。d.空间异构(等规立构):单取代的烯类聚合物,玻璃化温度与它们的等规立构类型无关。双取代的烯类聚合物,玻璃化温度与他们的立构类型有关。③分子间作用力:a.分子间氢键:使玻璃化温度升高。b.含有离子聚合物的离子键:规律:三价二价一价。2、其它结构因素的影响:1)分子量与Tg的关系:当分子量较低时,Tg随分子量增加而增加;当分子量达到时,Mn时,Tg不再随分子量改变。2)共聚和共混:无规共聚物:Tg介于两种共聚组成单体的均聚物的Tg之间。3)增塑剂或稀释剂:1.隔离作用:增塑剂的分子比PVC小的多,活动比较容易,并且为链段提供活动所需要的空间,即把聚合物分子链隔开,增塑剂的用量越多,这种分子链之间的隔离作用越大。2.屏蔽作用:增塑剂上的极性基团与PVC上的氯原子相互吸引,减小了PVC分子之间氯与氯的相互作用,相当于把氯基团遮盖起来,称为屏蔽作用。4)交联:Tg随着交联点密度的增加而增加。5)结晶的影响:一般结晶聚合物的Tg要高于非晶态同种聚合物的Tg。3.外界条件的影响:1)外力作用:①外力的大小:单向外力,Tg温度降低。②流体静压力:随着P的升高,Tg升高。2)外力作用时间(测量的频率):用动态方法测量的Tg通常比静态方法大,而且Tg随测量频率的增加而升高。3)升温速率(降温速率):升温(降温)速率越快,测得的Tg越高。结晶速率:测试方法:膨胀计法,光学解偏振法、DSC法等。结晶速度的因素:1)分子结构:链的规整性、对称性越好,支化度越低,取代基空间位阻越小,链柔顺性越