第9章_高分子的聚集态结构.ppt

第九章 聚合物的聚集态结构 研究掌握聚合物的聚集态结构与性能的关系，对选择合适的加工成型条件、改进材料的性能、制备具有预期性能的聚合物材料具有重要意义。 第九章 聚合物的聚集态结构 高分子的聚集态结构是指高分子链之间的排列和堆砌结构，也称为超分子结构。 高分子链结构是决定高聚物基本性质的主要因素； 而聚集态结构是决定高聚物本体性质的主要因素。 聚合物的聚集态结构主要包括 晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构、织态结构 由于存在高分子之间的相互作用力，才使相同的或不同的高分子能聚集在一起成为有用的材料。 第九章 聚合物的聚集态结构 第一节 高聚物分子间的作用力 第二节 高聚物结晶的形态和结构 第三节 高分子的聚集态结构模型 第四节 高聚物的结晶过程 第五节 结晶对聚合物性能的影响 第六节 结晶热力学 第七节 聚合物的取向态结构 第八节 聚合物的液晶态 第九节 聚合物的共混 第一节 高聚物分子间的作用力 分子间的作用力包括范德华力和氢键。 范德华力包括静电力、诱导力和色散力： 1. 静电力是极性分子间的引力。极性分子永久偶极之间的静电相互作用的大小与分子偶极的大小和定向程度有关—— 定向程度高，则静电力大；温度升高，静电力减小。 极性高聚物分子间的作用力主要是静电力。 2. 诱导力是极性分子的永久偶极与它在其他分子上引起的诱导偶极之间的相互作用力。 3. 色散力是分子瞬时偶极之间的相互作用力。 非极性高聚物中的分子间作用力主要是色散力。 上面三种力统称范德华力，是永久存在于一切分子之间的一种吸引力，没有方向性和饱和性。 第一节 高聚物分子间的作用力 第一节 高聚物分子间的作用力 氢键 12-40KJ/mol（10-50KJ/mol） 氢键是极性很强的X—H键的氢原子，与另外一个键上电负性很大的原子Y上的孤对电子相互吸引而形成的一种键（X—H…Y）。 氢键与化学键相似，有方向性和饱和性； 键能与范德华力的数量级相同。 X、Y的电负性越大，Y的半径越小，则氢键越强。 氢键可以在分子间形成，也可以在分子内形成。 第一节 高聚物分子间的作用力 第一节 高聚物分子间的作用力 第一节 高聚物分子间的作用力 第一节 高聚物分子间的作用力 通常采用内聚能或内聚能密度来表示高聚物分子间作用力的大小。 ?内聚能：克服分子间的作用力，把1mol液体或固体分子移到其分子间的引力范围之外所需要的能量。 △E= △Hv －RT 其中: △E：内聚能， △Hv：摩尔蒸发热， RT：转化为气体时所做的膨胀功 ?内聚能密度是单位体积的内聚能（简写为CED） 第一节 高聚物分子间的作用力 第一节 高聚物分子间的作用力 内聚能密度大小与高聚物的物理性质之间的对应关系： CED 290兆焦/米3 的高聚物都是非极性高聚物， 可用作橡胶； CED 420兆焦/米3 的高聚物由于分子链上有强极性基团， 或者分子链间能形成氢键， 分子间作用力大，可做纤维材料； CED在 290～420兆焦/米3 之间的高聚物分子间力适中， 适合作塑料使用。 第一节 高聚物分子间的作用力 高聚物结晶的形态学 高聚物结晶的形态学 高聚物结晶的形态学 研究手段： 广角XRD，偏光显微镜，电子显微镜。 研究较多的结晶形态： 折叠链片晶(及由此生成的单晶，树枝晶和球晶等多晶体)， 串晶， 伸直链片晶， 纤维晶等。 高聚物结晶的形态学 高聚物结晶的形态学 单晶生成条件：只能从聚合物稀溶液中生成（浓度0.01-0.1%）； 高聚物结晶的形态学 高聚物结晶的形态学 形成条件： 结晶浓度：一般是在极稀的溶液中(浓度约0.01%)缓慢结晶形成的。 （避免分子链的相互缠结，增加结晶的复杂性） 高聚物结晶的形态学 形成条件： 结晶温度： 在适当的条件下，聚合物单晶体还可以在熔体中形成。 此时，要求结晶温度必须足够高，或过冷程度足够小，使结晶速度足够慢，以保证分子链的规整排列和堆砌。 高聚物结晶的形态学 形成条件： 其他因素：