高分子物理复习课件.ppt

1、材料与化工学院材料与化工学院高分子教研室高分子教研室2012.121.1 化学组成、构型、构造和共聚物的序列结构1.1.1 结构单元的化学组成结构单元的化学组成 碳链高分子、杂链高分子、元素高分子碳链高分子、杂链高分子、元素高分子1.1.2 高分子链的构型高分子链的构型 旋光异构、几何异构、键接异构旋光异构、几何异构、键接异构1.1.3 分子构造分子构造 线形、支化、交联等线形、支化、交联等1.1.4 共聚物的序列结构共聚物的序列结构 无规、嵌段、交替、接枝共聚物无规、嵌段、交替、接枝共聚物1.2 构象1.2.1 微构象和宏构象微构象和宏构象 几种极限构象、构象与能量间的关系几种极限构象、构象

2、与能量间的关系1.2.2 高分子链的柔性高分子链的柔性一、影响柔性的因素：一、影响柔性的因素：内因内因(主链、取代基、支化和交联、分子链长短主链、取代基、支化和交联、分子链长短)外因外因(温度、外力、溶剂温度、外力、溶剂)二、二、高分子链的构象统计高分子链的构象统计表征大分子构象尺寸的参数：表征大分子构象尺寸的参数：末端距、均方末端距、根均方末端距末端距、均方末端距、根均方末端距、均方旋转半径的定义、均方旋转半径的定义均方末端距的几何算法：均方末端距的几何算法：自由连接链、自由旋转链、受阻旋转链的特征及推导结果自由连接链、自由旋转链、受阻旋转链的特征及推导结果均方末端距的统计算法：均方末端距的

3、统计算法：最可几末端距、等效自由连接链、高斯链最可几末端距、等效自由连接链、高斯链1.2 构象2.1 晶态聚合物结构凝聚态、相态、高分子凝聚态分类凝聚态、相态、高分子凝聚态分类 2.1.1 基本概念基本概念晶体、空间点阵、晶胞、晶系、晶面间距、晶面指数晶体、空间点阵、晶胞、晶系、晶面间距、晶面指数2.1.3 聚合物的结晶形态和研究方法聚合物的结晶形态和研究方法 单晶：单晶：形成条件形成条件 球晶：球晶：形成条件、形成过程、黑十字消光特征等形成条件、形成过程、黑十字消光特征等 其他其他：树枝状晶、纤维晶、串晶、柱晶、伸直链晶树枝状晶、纤维晶、串晶、柱晶、伸直链晶布拉格方程、布拉格方程、X射线衍射

4、图射线衍射图(德拜环、弥散环德拜环、弥散环)2.1.4 晶态聚合物的结构模型晶态聚合物的结构模型缨状胶束模型、折叠链模型缨状胶束模型、折叠链模型(规整、松散规整、松散)、插线板模型、插线板模型2.1.5 结晶度和晶粒尺寸、片晶厚度结晶度和晶粒尺寸、片晶厚度结晶度结晶度(密度法、密度法、X射线衍射法、量热法射线衍射法、量热法)、结晶度对聚合物性能的影响结晶度对聚合物性能的影响2.1 晶态聚合物结构2.2 非晶态聚合物结构2.2.1 概述概述非晶态聚合物通常指完全不结晶的聚合物，包括哪些？非晶态聚合物通常指完全不结晶的聚合物，包括哪些？2.2.2 无规线团模型及实验证据无规线团模型及实验证据2.2

5、.3 局部有序模型及实验证据局部有序模型及实验证据2.3 高分子液晶2.3.1 引言引言液晶的定义及特征液晶的定义及特征2.3.2 小分子中介相及液晶聚合物的类型小分子中介相及液晶聚合物的类型液晶物质分子形状液晶物质分子形状(棒状、盘状棒状、盘状)、长径比、长径比热致液晶和溶致液晶、主链液晶与侧链液晶热致液晶和溶致液晶、主链液晶与侧链液晶2.3.3 液晶的光学织构和液晶相分类液晶的光学织构和液晶相分类向列相、近晶相、手征性液晶、盘状液晶相向列相、近晶相、手征性液晶、盘状液晶相2.3.4 高分子结构对液晶行为的影响高分子结构对液晶行为的影响主链型、侧链型液晶高分子各自的影响因素主链型、侧链型液晶

6、高分子各自的影响因素2.4 聚合物的取向结构取向结构的定义、取向对材料性能的影响取向结构的定义、取向对材料性能的影响 2.4.1 取向现象和取向机理取向现象和取向机理单轴、双轴取向单轴、双轴取向 2.5 多组分聚合物分类、相容性判断方法分类、相容性判断方法 3.1 聚合物的溶解3.1.1 溶解过程的特点溶解过程的特点非晶态、晶态、交联聚合物非晶态、晶态、交联聚合物3.1.2 溶解过程的热力学分析溶解过程的热力学分析溶度参数定义式溶度参数定义式(Hildebrand公式公式)；测量方法测量方法(溶胀法、黏度法、摩尔引力常数估算法溶胀法、黏度法、摩尔引力常数估算法)3.1.3 溶剂对聚合物溶解能力

7、的判定溶剂对聚合物溶解能力的判定极性相似、溶度参数或极性相似、溶度参数或CED相近、相互作用参数小于相近、相互作用参数小于0.5；混合溶剂溶度参数的计算混合溶剂溶度参数的计算3.2 柔性链高分子溶液的热力学分析3.2.1 Flory-Huggins格子模型理论格子模型理论(平均场理论平均场理论)模型的几点假定；模型的几点假定；混合熵、混合热、混合自由能和化学位的方程式；混合熵、混合热、混合自由能和化学位的方程式；超额化学位、理想溶液与高分子溶液的比较超额化学位、理想溶液与高分子溶液的比较3.2.2 Flory-Krigbaum理论理论(稀溶液理论稀溶液理论)基本假定、基本假定、状态、状态、3.

8、3 高分子溶液的相平衡3.3.1 高分子溶液的相平衡高分子溶液的相平衡渗透压公式、四个判别溶剂优劣的参数及其关系渗透压公式、四个判别溶剂优劣的参数及其关系(1、排斥体积、排斥体积u、第二维里系数、第二维里系数A2、超额化学位、超额化学位 1E)3.6 高分子溶液的相平衡聚合物的增塑、溶液纺丝聚合物的增塑、溶液纺丝 4.1 聚合物分子量的统计意义4.1.1 聚合物分子量的多分散性聚合物分子量的多分散性聚合物分子量的特点聚合物分子量的特点4.1.2 统计平均分子量统计平均分子量数均、重均、数均、重均、Z均、黏均分子量、均、黏均分子量、4.1.3 分子量分布宽度分子量分布宽度几种分子量的大小比较、分

9、子量分布宽度指数、多分散系数几种分子量的大小比较、分子量分布宽度指数、多分散系数4.3 聚合物分子量分布的测定方法体积排除色谱法的分离机理体积排除色谱法的分离机理、色谱图的标定及数据处理、色谱图的标定及数据处理4.2 聚合物分子量的测定方法端基分析、沸点升高和冰点降低、渗透压法端基分析、沸点升高和冰点降低、渗透压法(膜渗透法膜渗透法)、光散射法、光散射法、黏度法黏度法的原理的原理5.1 聚合物分子运动的特点5.1.1 运动单元的多重性运动单元的多重性运动单元：整链、链段、链节、支链、侧基等运动单元：整链、链段、链节、支链、侧基等5.1.2 分子运动的时间依赖性分子运动的时间依赖性松弛过程、松弛

10、时间、松弛时间谱松弛过程、松弛时间、松弛时间谱5.1.3 分子运动的温度依赖性分子运动的温度依赖性Eyring速度过程理论、速度过程理论、WLF半经验方程半经验方程5.2 黏弹行为的五个区域两区三态的各种特征两区三态的各种特征5.3.1 玻璃化转变温度的测定玻璃化转变温度的测定各种可以用来测定各种可以用来测定Tg的物理性质；的物理性质；膨胀计法、量热法、温度膨胀计法、量热法、温度-形变法的原理形变法的原理5.3.2 玻璃化转变理论玻璃化转变理论自由体积理论、等自由体积理论自由体积理论、等自由体积理论5.3.3 影响玻璃化温度的因素影响玻璃化温度的因素 链结构、分子量和链间相互作用；链结构、分子

11、量和链间相互作用；外力和外力作用速率；外力和外力作用速率；增塑、共聚和共混；增塑、共聚和共混；交联交联5.3 玻璃橡胶转变行为5.4 结晶行为和结晶动力学5.4.1 分子结构与结晶能力、结晶速度分子结构与结晶能力、结晶速度链的对称性和规整性、分子量、共聚物链的对称性和规整性、分子量、共聚物5.4.2 结晶动力学结晶动力学结晶速度的测定方法结晶速度的测定方法：膨胀计法膨胀计法、DSC方法方法、偏光显微镜法偏光显微镜法Avrami方程方程、t1/2、Avrami指数指数结晶速度与温度的关系：结晶速度与温度的关系：t1/2T图、图、Tmax、成核速度、生长速度、成核速度、生长速度外力、溶剂、杂质对结

12、晶速度的影响：外力、溶剂、杂质对结晶速度的影响：5.5 熔融热力学5.5.1 熔融过程和熔点熔融过程和熔点熔融特征、熔限熔融特征、熔限5.5.2 影响影响Tm的因素的因素 链结构链结构分子间作用力、分子链的刚性、分子间作用力、分子链的刚性、分子链的对称性和规整性分子链的对称性和规整性 稀释效应稀释效应 片晶厚度片晶厚度 结晶温度结晶温度 应力和压力应力和压力6.1 形变类型及描述力学行为的基本物理量橡胶弹性的特点橡胶弹性的特点 应力、附加内力、应变、弹性模量、泊松比应力、附加内力、应变、弹性模量、泊松比 形变类型：拉伸、剪切、压缩形变类型：拉伸、剪切、压缩6.2 橡胶弹性的热力学方程橡胶弹性的

13、本质、热弹转变橡胶弹性的本质、热弹转变6.3 橡胶弹性的统计理论理想交联网模型的几点假定理想交联网模型的几点假定交联橡胶的状态方程交联橡胶的状态方程7.1 聚合物的力学松弛现象7.1.1 蠕变蠕变蠕变曲线蠕变曲线(普弹、高弹、黏性流动普弹、高弹、黏性流动)、蠕变回复曲线、蠕变回复曲线蠕变与温度、外力、结构的关系蠕变与温度、外力、结构的关系7.1.2 应力松弛应力松弛应力松弛曲线及其影响因素应力松弛曲线及其影响因素7.1.3 滞后与内耗滞后与内耗滞后现象、内耗、拉伸曲线、回缩曲线、滞后圈、复滞后现象、内耗、拉伸曲线、回缩曲线、滞后圈、复数模量、储能模量、损耗模量数模量、储能模量、损耗模量的关系曲

14、线的关系曲线对对、tanEE 7.2 黏弹性的数学描述7.2.1 力学模型力学模型Maxwell模型、模型、Kelvin模型、三元件、四元件、模型、三元件、四元件、广义的广义的Maxwell模型和广义的模型和广义的Kelvin模型模型7.2.2 Boltzmann叠加原理叠加原理历史效应、两点假定、历史效应、两点假定、Boltzmann原理的应用原理的应用7.2.3 时温等效和叠加时温等效和叠加时温等效原理、移动因子时温等效原理、移动因子T、WLF方程、方程、时温等效原理的实际意义时温等效原理的实际意义8.1 聚合物的塑性和屈服8.1.1 聚合物的应力聚合物的应力-应变行为应变行为非晶态聚合物

15、的应力应变曲线及其影响因素非晶态聚合物的应力应变曲线及其影响因素晶态聚合物的应力应变曲线晶态聚合物的应力应变曲线取向聚合物的应力应变行为取向聚合物的应力应变行为应力应变曲线的类型应力应变曲线的类型 8.1.2 屈服屈服-冷拉机理和冷拉机理和Considre作图作图Considre构图与细颈稳定构图与细颈稳定8.1.4 剪切带的结构形态和应力分析剪切带的结构形态和应力分析剪切滑移变形带、切应力双生互等定律剪切滑移变形带、切应力双生互等定律8.1.5 银纹现象银纹现象特征、方向特征、方向8.2 聚合物的断裂与强度8.2.1 脆性断裂和韧性断裂脆性断裂和韧性断裂两种断裂方式的区别、影响因素两种断裂方

16、式的区别、影响因素(eg.温度、应变速率温度、应变速率)8.2.2 聚合物的强度聚合物的强度拉伸强度、弯曲强度拉伸强度、弯曲强度影响因素影响因素(结构因素、温度、拉伸速率结构因素、温度、拉伸速率)8.2.4 聚合物的增强聚合物的增强活性粒子增强、纤维增强、液晶原位增强活性粒子增强、纤维增强、液晶原位增强8.2.5 聚合物的耐冲击性聚合物的耐冲击性冲击强度及其影响因素冲击强度及其影响因素8.2.6 塑料增韧塑料增韧橡胶或弹性体增韧、刚性粒子增韧橡胶或弹性体增韧、刚性粒子增韧牛顿流体、非牛顿流体基本定义牛顿流体、非牛顿流体基本定义流动曲线：幂律方程、三个区域特征、缠结理论解释流动曲线：幂律方程、三

17、个区域特征、缠结理论解释 基本概念：基本概念：介电性能、介电性能、介电常数介电常数极化极化(电子极化、原子极化、取向极化、电子极化、原子极化、取向极化、界面极化界面极化)20206Sh 2,2nlhjf cos1cos12r,2 nlhf2.22nlhPErf:2222max2l322cos1nlnh 32cos12rf,max2nnhh lnh321 22Zbh bhZmax mVECED%100 accmcmmmx%100 accvcVVVx)()(acacmcx acavcx MV22121 MMVH22/12/12121 lnlnlnln22112211xnxnRxNxNkSiM 21

18、11NNNx /AkR N2111xNNN 2122xNNxN )lnln(2211M nnRS 211211M RTnkTNH 则则 2112211Mlnln nnnRTG 2211)21(RTE221E1)1(TRT )1(2cAMRTc ncMRTc10 wnwMMMMZ 或或 KMcc 0sp公公式式Avrami)exp(0nttKtVVVVVV tnKVVVVtlglglnlg0 nKt1212ln ntK212ln 000=lllll0FAtandS0AF0VV00llAFE ED1单轴拉伸时单轴拉伸时 21200111 kTNkTNlA AcNMN1 21 cMRT cMRTkT

19、N331 cMRTkTNE 331 令令 E 形变很小时形变很小时:Edtd .tan2cos21sin stWW coscos E sinsin E tEtEt cossin EiEE EE tan Ett e)0()(tt e)0()(EtEt e-1)(0 )1)(e-1)(0 tteEt应力松弛：应力松弛：E 蠕变：蠕变：E niiinutDutDutDutDt133221121)(.)()(6.51)(44.17)()(lg21ggggTTTTTTTcTTca dydx AF dtd )()(dtdxdyddydxdtddtd )s(-1dydva/nK1 1、高分子链柔性的影响因素

20、、高分子链柔性的影响因素2 2、结晶能力、速度的影响因素、结晶能力、速度的影响因素3 3、聚合物熔点的影响因素、聚合物熔点的影响因素4 4、玻璃化转变温度的影响因素、玻璃化转变温度的影响因素5 5、聚合物拉伸强度的影响因素、聚合物拉伸强度的影响因素6 6、聚合物冲击强度的影响因素、聚合物冲击强度的影响因素1、球晶的生长机理、球晶的生长机理2、晶态聚合物的结构模型、晶态聚合物的结构模型3、溶解过程、溶解过程4、Flory-Huggins格子模型理论格子模型理论5、分子量及其分布测试方法：、分子量及其分布测试方法：渗透压法、粘度法、体积排除色谱渗透压法、粘度法、体积排除色谱6、玻璃化转变理论、玻璃

21、化转变理论-自由体积理论自由体积理论7、橡胶弹性的统计理论、橡胶弹性的统计理论8、黏弹行为的力学模型：、黏弹行为的力学模型：Maxwell、Kelvin、三元件、四元件、广义模型、三元件、四元件、广义模型9、Bolzmann叠加理论叠加理论10、时温等效原理、时温等效原理1、模量、模量(或应变或应变)温度曲线温度曲线2、蠕变及其回复曲线、蠕变及其回复曲线3、应力松弛曲线、应力松弛曲线4、硫化橡胶拉伸、硫化橡胶拉伸-回缩的应力回缩的应力-应变曲线应变曲线5、聚合物的应力、聚合物的应力-应变曲线应变曲线6、聚合物溶液和熔体的普适流动曲线、聚合物溶液和熔体的普适流动曲线1、结晶度计算、结晶度计算2、聚合物溶液的混合熵、混合热、混合自由能计算、聚合物溶液的混合熵、混合热、混合自由能计算3、分子量的计算、分子量的计算4、渗透压的计算、渗透压的计算5、交联橡胶的状态方程的相关计算、交联橡胶的状态方程的相关计算6、各种力学松弛行为的相关计算、各种力学松弛行为的相关计算7、Bolzmann叠加理论的计算叠加理论的计算8、时温等效原理的相关计算、时温等效原理的相关计算u 选择题选择题(12题共题共18分分)u 填空题填空题(18题共题共18分分)u 名词解释名词解释(5题共题共20分分)u 简答题简答题(3题共题共24分分)u 计算题计算题(2题共题共20分分)