高分子物理高分子的非晶态结构

会计学1高分子物理高分子的非晶态结构高分子物理高分子的非晶态结构非晶态聚合物的结构模型非晶态聚合物的结构模型 聚合物处于非晶态结构的情况很多，包括：由于聚合物处于非晶态结构的情况很多，包括：由于分子链结构规整性太差，以至于没有结晶能力的聚合物，分子链结构规整性太差，以至于没有结晶能力的聚合物，如无规如无规PS、PMMA等；链结构具有一定规整性，可以等；链结构具有一定规整性，可以结晶，但由于结晶速率太慢以至于在通常条件下不能形成结晶，但由于结晶速率太慢以至于在通常条件下不能形成结晶的聚合物结晶的聚合物,如聚碳酸酯、如聚碳酸酯、PET)；在低温下可以结晶；在低温下可以结晶，但在常温下呈高弹态的聚合物，但在常温下呈高弹态的聚合物(如天然橡胶、顺丁橡胶如天然橡胶、顺丁橡胶)。第1页/共10页非晶态聚合物的结构模型非晶态聚合物的结构模型 20世纪世纪50年代以来，先后出现了两种对立的理论，年代以来，先后出现了两种对立的理论，其一是其一是Flory提出的提出的无规线团模型无规线团模型；其二是；其二是Yeh提出的提出的两相两相球粒模型球粒模型。近年来，许多科学工作者都在该研究领域努力。近年来，许多科学工作者都在该研究领域努力的探索，试图在实验上和理论上找到非晶态分子链的聚集的探索，试图在实验上和理论上找到非晶态分子链的聚集形式，来阐明非晶态聚合物结构的本质。形式，来阐明非晶态聚合物结构的本质。第2页/共10页非晶态聚合物的结构模型非晶态聚合物的结构模型一、一、无规线团模型无规线团模型 在在20世纪世纪50年代初，年代初，Flory依据统计热力学方法，推导依据统计热力学方法，推导出了如下结论：对于柔性的非晶态高分子链，无论处于玻出了如下结论：对于柔性的非晶态高分子链，无论处于玻璃态、高弹态或熔融态，分子链的构象都与处于无扰状态璃态、高弹态或熔融态，分子链的构象都与处于无扰状态下的高分子溶液中的分子链一样，呈无规线团状，均具有下的高分子溶液中的分子链一样，呈无规线团状，均具有相同的旋转半径。相同的旋转半径。第3页/共10页非晶态聚合物的结构模型非晶态聚合物的结构模型 20世纪世纪70年代小角中子散射技术的出现及其在非晶态年代小角中子散射技术的出现及其在非晶态聚合物结构研究中的应用，证实了聚合物结构研究中的应用，证实了F1ory的推论的推论。第4页/共10页非晶态聚合物的结构模型非晶态聚合物的结构模型 据此实验事实，据此实验事实，Flory提出了提出了“无规线团模型无规线团模型”来描来描述聚合物的非晶态结构。他认为，非晶态中的高分子链呈述聚合物的非晶态结构。他认为，非晶态中的高分子链呈无规线团构象，各分子链之间可以相互贯穿和缠结，线团无规线团构象，各分子链之间可以相互贯穿和缠结，线团内的空间可被相邻的分子所占有，不存在任何局部有序结内的空间可被相邻的分子所占有，不存在任何局部有序结构，整个非晶态结构是均相的，物理性能呈各向同性。构，整个非晶态结构是均相的，物理性能呈各向同性。第5页/共10页非晶态聚合物的结构模型非晶态聚合物的结构模型二、二、两相球粒模型两相球粒模型 X射线衍射方法观察非晶态聚合物结构，发现其中存射线衍射方法观察非晶态聚合物结构，发现其中存在有局部的有序性，根据这个实验事实，在有局部的有序性，根据这个实验事实，Yeh在在1972年提年提出了非晶态局部有序模型，即两相球粒模型。出了非晶态局部有序模型，即两相球粒模型。第6页/共10页非晶态聚合物的结构模型非晶态聚合物的结构模型 他认为非晶态高分子中存在着一定程度的局部有序，他认为非晶态高分子中存在着一定程度的局部有序，由具有折叠链构象的粒子相和无规线团构象的粒间相两部由具有折叠链构象的粒子相和无规线团构象的粒间相两部分组成。而粒子相又分为分子链段相互平等规则排列的有分组成。而粒子相又分为分子链段相互平等规则排列的有序区和由折叠链的弯曲部分链端、连接链和缠结点构成序区和由折叠链的弯曲部分链端、连接链和缠结点构成的粒界区两部分。的粒界区两部分。第7页/共10页非晶态聚合物的结构模型非晶态聚合物的结构模型第8页/共10页非晶态聚合物的结构模型非晶态聚合物的结构模型 他认为非晶态高分子中存在着一定程度的局部有序，他认为非晶态高分子中存在着一定程度的局部有序，由具有折叠链构象的粒子相和无规线团构象的粒间相两部由具有折叠链构象的粒子相和无规线团构象的粒间相两部分组成。而粒子相又分为分子链段相互平等规则排列的有分组成。而粒子相又分为分子链段相互平等规则排列的有序区和由折叠链的弯曲部分链端、连接链和缠结点构成序区和由折叠链的弯曲部分链端、连接链和缠结点构成的粒界区两部分。的粒界区两部分。第9页/共10页