高分子材料物理课件

第二章第二章高分子链的远程结构高分子链的远程结构（二次结构）（二次结构）1高分子链的内旋转构象高分子链的内旋转构象2高分子的链段高分子的链段3高分子链的末端距、构象统计理论及高分子链的末端距、构象统计理论及均方旋转半径均方旋转半径4高分子链的柔顺性及其表征高分子链的柔顺性及其表征第二章高分子链的远程结构（二次结构）1高分子链的内12.1 2.1 高分子链的内旋转构象高分子链的内旋转构象构象构象：由于单键由于单键（键）的内旋转，而产生键）的内旋转，而产生 的分子在空间的不同形态。它是不的分子在空间的不同形态。它是不 稳定的，分子热运动即能使其构象稳定的，分子热运动即能使其构象 发生改变发生改变构型构型：分子中由化学键所固定的原子在分子中由化学键所固定的原子在 空间的排列。它是稳定的，要改变空间的排列。它是稳定的，要改变 构型必需经化学键的断裂、重组。构型必需经化学键的断裂、重组。2.1.1基本概念基本概念2.1高分子链的内旋转构象构象：由于单键（键）的内旋转21 1物质结构的平衡态物质结构的平衡态非键合原子或分子间相互吸引和相互排斥作用达非键合原子或分子间相互吸引和相互排斥作用达到平衡时在空间的几何排列。到平衡时在空间的几何排列。相互吸引相互吸引质量作用定律质量作用定律相互排斥相互排斥库仑作用力库仑作用力2.1 2.1 高分子链的内旋转构象高分子链的内旋转构象2.1.2小分子的内旋转小分子的内旋转1物质结构的平衡态2.1高分子链的内旋转构象2.13r称称Vanderwall距离距离=2个原子的个原子的Vanderwall半径之和。半径之和。H原子的原子的Vanderwall半径为半径为1.2N原子的原子的Vanderwall半径为半径为1.5O原子的原子的Vanderwall半径为半径为1.42.1 2.1 高分子链的内旋转构象高分子链的内旋转构象2.1.2小分子的内旋转小分子的内旋转1 1物质结构的平衡态物质结构的平衡态r称Vanderwall距离=2个原子的2.14乙烷分子的内旋转：乙烷分子的内旋转：叠同式（顺式）叠同式（顺式）交叉式（反式）交叉式（反式）2.1 2.1 高分子链的内旋转构象高分子链的内旋转构象2.1.2小分子的内旋转小分子的内旋转2 2小分子的内旋转构象小分子的内旋转构象2.262.37非键合的非键合的H原子之间的距离原子之间的距离2.4104时影响不明显时影响不明显2.4 高分子链的柔顺性及其表征高分子链的柔顺性及其表征2.4.2分子结构对柔顺性的影响分子结构对柔顺性的影响3分子链长度2.4高分子链的柔顺性及其表征2.4.822.4 高分子链的柔顺性及其表征高分子链的柔顺性及其表征2.4.2分子结构对柔顺性的影响分子结构对柔顺性的影响外界因素对高分子链柔性的影响外界因素对高分子链柔性的影响 温度温度规律：温度高柔性大，温度低柔性差。规律：温度高柔性大，温度低柔性差。实例：塑料制品、橡胶制品等冬天硬、夏天软。实例：塑料制品、橡胶制品等冬天硬、夏天软。增塑剂增塑剂规律：增塑剂量越大，柔性越大，甚至失去强度。规律：增塑剂量越大，柔性越大，甚至失去强度。实例：实例：PVC革制品革制品2.4高分子链的柔顺性及其表征2.4.2分子结构对柔83空间阻碍参数空间阻碍参数小小柔顺性好柔顺性好单位分子量的均方末端距单位分子量的均方末端距AA小小柔顺性好柔顺性好2.4 高分子链的柔顺性及其表征高分子链的柔顺性及其表征2.4.3柔顺性的表征柔顺性的表征空间阻碍参数2.4高分子链的柔顺性及其表征2.4.384聚合物聚合物溶溶剂温度温度（）A10A104 4（nmnm）聚二甲基硅氧聚二甲基硅氧烷顺式聚异戊二式聚异戊二烯反式聚异戊二反式聚异戊二烯顺式聚丁二式聚丁二烯聚丙聚丙烯（无（无规）聚乙聚乙烯聚异丁聚异丁烯聚乙聚乙烯醇醇聚苯乙聚苯乙烯聚丙聚丙烯腈聚甲基丙聚甲基丙烯酸甲酸甲酯聚甲基丙聚甲基丙烯酸己酸己酯聚甲基丙聚甲基丙烯酸十二酸十二酯聚甲基丙聚甲基丙烯酸十六酸十六酯三硝基三硝基纤维素素丁丁酮、甲苯、甲苯苯苯二氧六二氧六环二氧六二氧六环环己己烷、甲苯、甲苯十十氢奈奈苯苯水水环己己烷二甲基甲二甲基甲酰胺胺几种溶几种溶剂丁丁酮戊醇戊醇庚庚烷丙丙酮2525202047477 720202 230301401402424303034345 525252525303029295 52121252567067081081091091092092083583510701070740740950950655655930930640640530530500500620620241024101 139391 167671 130301 168681 176761 184841 180802 204042 217172 220202 208082 225252 259593 354544 4，7 7几种线型高聚物的空间阻碍参数几种线型高聚物的空间阻碍参数聚合物溶剂温度（）A104（nm）聚二甲基硅氧烷丁酮、85等效自由结合链链段长等效自由结合链链段长le(le小小柔顺性好柔顺性好)llelmax极限特征比极限特征比C(C小小柔顺性好柔顺性好)ho为无扰条件下（为无扰条件下（条件）测的均方末端距条件）测的均方末端距2.4 高分子链的柔顺性及其表征高分子链的柔顺性及其表征2.4.3柔顺性的表征柔顺性的表征等效自由结合链链段长le(le小柔顺性好)86