[工学]高分子物理课件第一章4.ppt

1.2.3.2均方末端距的统计计算 一维空间的“无规行走”： 说明：共走n步，每步长l， 最后落在m步远处 则实现一维无规行走的概率： 将上式利用数学方法展开阶乘、级数，略去高次项，得： 把上式变量m变为x(在三维空间作自由取向的向量在某一特定方向的投影的平方的平均值等于该向量的模的平方的三分之一）走m步离原点的距离 ,若在x轴向正向走一步，向反 向就少走一步，所以m值的变量是2， ，可得走n步后停在距原点x x+dx处的概率表达式： 则得高分子链尾端在x轴投影为x的几率密度： 同样可推导出： （3） 等效自由结合链 PE 均方旋转半径 1.2.3.3柔顺性的表征 1.2.4蠕虫状链(偏刚性链) 连续空间曲线模型,是自由旋转链的极限 求此链在第一键方向上的投影的平均值 持续长度a：无限长的自由旋转链在第一个键方向上的投影的平均值。 假定总长L和持续长度a不变，l和θ无限缩小，高分子链由棱角清晰的无规折线变成蠕虫状链。 1.2.5 晶体和溶液中的构象 在晶体中要采取能量最低的构象。 反式(t)，旁式(g) 全反式平面锯齿状 (如PE) 反式旁式交替的螺旋状 (如i-PP) 在溶液和熔体中趋向于“自由状态” 无规线团 部分保留螺旋形 例1： 习题一： 试述高聚物不同于低分子物质的主要结构特点？ 试由分子结构分析高聚物的许多物理性能与低分子物质不同的主要原因。 （密度小，比强度高，高弹性、可塑性、耐磨性、绝缘性好等。不能气化，大多难溶 ，粘度大等。） 高分子材料与小分子相比其性能差异的根本原因在哪里？ 以上三题答案：高分子结构的特点 1、由数目巨大结构单元键合而成 2、结构具有不均一性（长短、键接方式、空间构型、支化、交联、共聚物序列结构） 3、结构单元（分子链）之间的相互作用对结构和性能影响很大 4、高分子的主链存在不同程度的柔性 5、高分子的聚集态有晶态（有序性差）和非晶态（更有序）之分，且与小分子有本质差别。 习题二： 1、试讨论线形聚异戊二烯可能有哪些不同的构型（画出结构示意图）。 2、以聚丁二烯为例，说明一次结构（近程结构）对聚合物性能的影响？ （1，2加成：全同和间同； 1，4加成：顺式和反式。 其中顺式规整性差，不易结晶，常温下为无定形的弹性体，可作橡胶用。其余三种，结构规整，易结晶，弹性变差或失去弹性，不宜作橡胶。） 习题二： 3、聚氯乙烯用锌粉在二氧六环中回流处理，结果发现有86%左右的氯被脱除，产物中有环丙烷结构，而无C=C结构，就此实验事实说明聚氯乙烯链中单体的键接方式。 （PVC中头尾相接的单元脱氯形成环丙烷结构；头头连接单元脱氯后形成双键。所以PVC中单体全部为头尾相接。） 4、两种单体A，B以等物质的量共聚，用图表示有代表性的共聚物。 （-ABABABAB-；-AABABBBA-；-AAAABBBB-；AAAAAAAA B B B ） 5、什么样的大分子链结构存在旋光异构现象、几何异构现象？试分别举例说明。 6、顺式1，4-聚异戊二烯和反式1，4-聚异戊二烯具有相同的Tg，为什么前者在室温下是橡胶，而后者却是塑料？ （顺式重复周期长，不易结晶，弹性好，是很好的橡胶；反式重复周期短，结构规整易结晶，显示玻璃态。） 7、说明线形结构、支化结构和交联结构的高分子性能有何不同？橡胶为什么必须硫化以后才能使用？ （ 硫化前分子间易滑动，受力产生永久形变，无价值；硫化后，分子间不滑移，有可逆的弹性形变。） 8、为什么高聚物不存在气态？且交联高聚物不存在液态（即各向同性熔体）？ （因为主链中的结构单元数目巨大，导致总分子间作用力远大于主价键力；交联使分子间不能滑移，没有粘流态。） 线型分子：可溶，可熔，易于加工，可重复应用，一些合成纤维，“热塑性”塑料（PVC，PS等属此类） 支化分子：一般也可溶，但结晶度、密度、强度均比线型差 网状分子：不溶，不熔，耐热，耐溶剂等性能好，但加工只能在形成网状结构之前，一旦交联为网状，便无法再加工，“热固性”塑料（酚醛、脲醛属此类） 习题三： 1、高分子的构型与构象有何不同？等规聚丙烯为螺旋形链是属于构型问题还是构象问题？如果聚丙烯的规整