高分子物理复习笔记2011-2012-2.doc

概论
高分子的分子量及其分布

分布宽度指数:指试样中各个分子量与平均分子量之间的差值的平方平均值.
端基分析:假若聚合物的化学结构是明确的，每个高分子链的末端有一个可以用化学方法作定量分析的基团，那么在一定重量的试样中末端基团的数目就是分子链的数目.
此法只适用于分析分子量较小的聚合物，可分析的分子量的上限是2×104左右，如果用其它方法求得，反过来可求出nt，对于支化高分子，支链数目应为nt-1.
沸点升高和冰点降低法:利用稀溶液的依数性测定溶质相对分子质量的方法，对于高分子稀溶液，只有在无限稀的情况下才符合理想溶液的规律，因而必须在多个浓度下测，然后以△T/c对c作图外推到c→0时的值来计算相对分子质量.
膜渗透压法(测Mn)当高分子溶液与纯溶剂被半透膜隔开时，由于膜两边的化学位不等，发生了纯溶剂向高分子溶液的渗透.当渗透达到平衡时，渗透平衡时两边液体的压力差称为溶液的渗透压.

A2为第二维利系数:其物理意义为，可把它看作高分子链段与链段之间以及高分子与溶剂分子间相互作用的一种量度，它与溶剂化作用和高分子在溶液里的形态有密切关系.在良溶剂中，高分子链由于溶剂化作用而扩张，高分子线团伸展，A2为正值， .随着温度的降低或不良溶剂的加入， 值逐渐增大，当时，高分子链紧缩，A2为负值.当时，A2=0，此时溶液符合理想溶液的性质，这时的溶剂称为θ溶剂.
气相渗透(VPO):将溶液滴和溶剂同时悬吊在恒温T0的纯溶剂的饱和蒸汽气氛下时，蒸汽相中的溶剂分子将向溶液滴凝聚，同时放出凝聚热，使溶液滴的温度升至T，经过一定时间后两液滴达到”定态”即存在稳定的温差△T=T-T0.
光散射法:----重均分子量. 利用光散射性质测定分子量和分子尺寸的方法称为~. 对于小粒子(尺寸<)的稀溶液，散射光强是各个分子散射光强的简单加和，没有干涉.对于大粒子(尺寸>)稀溶液，分子中的某一部分发出的散射光与另一部分发出的散射光相互干涉，使光强减弱，称内干涉；若从溶液中某一分子所发出的散射光与从另一分子所发出的散射光相互干涉，称为外干涉. 单位体积所产生的散射光强I与入射光强I0之比乘以观测距离的平方为瑞利(Rayleigh)因子Rθ.，散射休积是指被入射光照射到而同时又能被检测器观察到的体积.

测定不同浓度和不同角度下的瑞利比，以对作图(q为任意数，不影响)作图，将两个变量c和θ外推至零，从截距求，斜率求和A2，这种方法称为Zimm作图法.
黏度法:利用毛细管黏度计通过测定高分子稀溶液的相对黏度，求得高分子的特性黏数，然后利用特性黏数与相对分子质量的关系式计算高聚物的黏均相对分子质量.粘度不随剪切力和剪切速度而改变的液体称为牛顿流体.
相对黏度:
增比黏度:
比浓黏度(黏数):
对数黏度(比浓对数黏度)
特性黏数:
乌氏黏度计:
外推法求特性黏数采用的黏度-浓度关系式有:
Huggins方程式:
一点法只用一个浓度计算[η]，
Mark-Houwink方程:，K，a的订定:制备若干个分子量较均一的聚合物样品.然后分别测定每个样品的分子量和极限粘数.分子量可以用任何一种绝对方法测定.由M-H方程两边取对数，得，以各个试样的对作图，应得一直线，斜率是a，而截距是lgK.
高分子溶液的主要参数
溶剂

T

A2
a

θ溶剂
0
θ
0.5
1
0
0.5
0
最小
最小
偏低
良溶剂
<0
>θ
<0.5
>1
>0
>0.5
0~0.23
较大
较大
正常

分子量分布:是指聚合物试样中各个级分的含量和分子量的关系.
分布函数
Schulz函数:
逐步降温分级法:将聚合物溶解在某种合适的溶剂中，逐渐降温，使溶液分相，把凝液相逐一取出，得到若干个级分，先得到的级分平均分子量最大，以后依次降低.
逐步沉淀分级法:在恒温条件下，在高分子溶液中逐渐加入沉淀剂，使之产生相分离，将浓相取出，称为第一个级分，然后在稀相中再加入沉淀剂，又产生相分离，取出浓相，称为第二个级分.如此继续下去，得到若干个级分.各级分的平均分子量随着级分序数的增加而递减.
凝胶色谱法
体积排除机理:当试样随淋洗溶剂进入柱子后溶质分子即向多孔性凝胶的内部孔洞扩散.较小的分子除了能进入大的孔外，还能进入较小的孔，而较大的分子只能进入较大的孔，甚至完全不能进入孔洞而先被洗提.因而尺寸大的分子先洗提出来，尺寸小的分子较晚被洗提出来，分子尺寸按从大到小的次序进行分离.
高分子的链结构
1 高分子结构的特点和内容
高聚物结构的特点:
1. 是由多价原子彼此以主价键结合而成的长链状分子，相对分子质量大，相对分子质量往往存着分布。
2. 一般高分子主链都有一定的内旋转自由度，可以使主链弯曲而具有柔性。
3.晶态有序性较差，但非晶态却具有一定的有序性。
4.要使高聚物加工成有用的材料，往往需要在其中加入填料，各种助剂，色料等.。
5. 凝聚态结构的复杂性: 结构单元间的相互作用对其聚集态结构和物理性能有着十分重要的影响。
2 高分子的近程结构

链结构:指单个分子的结构和形态.
链段:指由高分子链中划出来的可以任意取向的最小链单元.
近程结构:指链结构单元的化学组成，键接方式，空间方式，空间立构，支化和交联，序列结构等问题.
共聚物:由两种以上单体所组成的聚合物.
有规立构聚合物:指其化学结构单元至少含有一个带有两个不同取代原子或基团的主链碳原子，并且沿整个分子链环绕这种碳原子是有规律的.
全同立构:高分子全部由一种旋光异构单元键接而成.
间同立构:由两种旋光异构单元交替键接.

无规立构:两种旋光异构单元完全无规则键接时.
等规度:高聚物中含有全同立构和间同立构的总的百分数.
临界聚合度:聚合物的分子量或聚合度一定要达到某一数值后，才能显示出适用的机械强度，这一数值称为~.
键接结构:是指结构单元在高分子链中的连接方式.
支化度:以支化点密度或相邻支化点之间的链的平均分子量来表示运货的程度.
交联结构:高分子链之间通过支链联结成一个三维空间网型大分子时即成为交联结构.
交联度:通常用相邻两个交联点之间的链的平均分子量Mc来表示.
交联点密度:为交联的结构单元占总结构单元的分数，即每一结构单元的交联几率.
1.3 高分子的远程结构
构造: 是指链中原子的种类和排列，取代基和端基的种类，单体单元的排列顺序，支链的类型和长度等.
构象:由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态称为~
构型: 是指某一原子的取代基在空间的排列.
遥爪高分子：是端基具有特定反应性技的聚合物.
聚集态结构:是指高分子材料整体的内部结构，包括晶态结构，非晶态结构，取向态结构，液晶态结构以及织态结构.
无规线团:不规则地蜷曲的高分子链的构象称为~.
自由联结链:假定分子是由足够多的不占体积的化学键自由结合而成，内旋转时没有键角限制和位垒障碍，其中生个键在任何方向取向的几率都相等.
自由旋转链:假定分子链中每一个键都可以在键角所允许的方向自由转动，不考虑空间位阻对转动的影响.
末端距:指线型高分子链的一端至另一端的直线距离，用h表示.
均方末端距:求平均末端距或末端距的平方的平增色值.
(n为键数)
自由结合链:假定分子是由不占有体积的化学键自由结合而成，内旋转时没有键角限制和位垒障碍，其中每个键在任何方向取向的几率都相等.
自由旋转链:假定分子链中每一个键都可以在键角所允许的方向自由转动，不考虑空间位阻对转动的影响.
均方旋转半径:假定高分子链中包含许多个链单元，每个链单元的质量都是m，设从高分子链的重心到第i个链单元的距离为Si，它是一个向量，则全部链单元的Si2的重量均方根就是链的旋转半径S，其平均值为:

远程相互作用:指沿柔性链相距较远的原子或原子基团由于主链单键的内旋转而接近到小于范德华半径距离时所产生的推斥力.
体积效应:实际链段总是有一定体积的，任何两个链段不可能同时占有同一空间.
持久长度a:无限长链的末端距在链初始(即第一键)方向上的平均投影.其值越大，链的刚性越强.
蠕虫状链模型:把模型链分成很小的单元，以使链上任何一点的取向相对相邻的点几乎呈连续变化，链轮廓上任一点的曲率方向假定是无规的，这样的模型链就好似一条弯曲的蠕虫.
4 高分子链的柔顺性
柔顺性：高分子链能够改变其构象的性质称为~.
高分子链的柔顺性主要取决于以下因素：
1. 主链中含有共轭双键、芳杂环结构的高分子链的柔顺性较差.
2. 侧基的极性越强，相互间的作用力越大，其~越差.侧基体积越大，空间位阻越大，对链的内旋转愈不利，使链的刚性增加.
3. 分子链越长，~越大.
平衡态柔性:又称热力学柔性)指在热力学平衡条件下的柔性.
动态柔性:指在外界条件的影响下从一种平衡态构象向另一种平衡态构象转变的难易程度.
高分子溶液性质
高分子溶液:高聚物以分子状态在溶剂中所形成的均相混合物称为~.高分子溶液的热力学性质包括溶解过程中体系中体系的焓、熵、体积的变化，高分子溶液的渗透压，高分子在溶液中的分子形态与尺寸，高分子与溶剂的相互作用，高分子溶液的相分离等； 高分子溶液的粘度、高分子在溶液中的扩散和沉降等称为流体力学性质.
高分子溶液性质的特点:1.高聚物的溶解过程比小分子物质的溶解过程要缓慢得多. 2. 柔性高分子溶液的粘度比小分子纯溶剂的粘度要大得多. 3.高分子溶液是处于热力学平衡状态的真溶液. 4.高分子溶液的行为与理想溶液的行为相比有很大偏离.偏离的原因是高分子溶液的混合熵比小分子理想溶液的混合熵大很多. 5.高分子溶液的性质存在着分子量依赖性，而高聚物又具有分子量多分散性的特点.
溶解:是指溶质分子通过扩散与溶剂分子均匀混合成分子分散的均相体系.分子量大的溶解度小，晶态高聚物的溶比非晶态高聚物要困难的多.
溶胀:溶剂分子渗入高聚物内部，使高聚物体积膨胀.
溶度参数δ: δ的量纲是(卡/厘米3)1/2 ， 越接近，两种液体愈能相互溶解.
溶剂的选择:相似相溶，极性相近”
理想溶液:指溶液中溶质分子间、溶剂分子间和溶质溶剂分子间的相互作用都相等，溶解过和中没有体积的变化()；也没有焓的变化. ()，下标M指混合过程， 上标i指理想溶液.
Flory-Huggins理论:借助于似晶格模型，运用统计热力学方法推导出高分子溶液的混合熵，混合热等热力学性质的表达式，并作如下假定: 1. 溶液中分子的排列也像晶体一样，是一种晶格的排列，每个溶液分子占一个格子，每个高分子占有x个相连的格子. 2.高分子链是柔性的，所有构象具有相同的能量. 3. 溶液中高分子链段是均匀分布的，即链段占有任一格子的几率都相等—这是导致理论与实验偏差的主要原因之一.
良溶剂:当<1/2时， <0，使溶解过程的自发趋势更强，此时的溶剂称为该高聚物的~
θ条件(状态): 当=1/2时， =0时才符合理想溶液的条件.
θ溶剂:θ状态下所用的溶剂称为~.
θ温度:θ状态下所处的温度称为~.

Flory-Krigbaum稀溶液理论:基本假定为: 1. 整个高分子稀溶液可看作被溶液化了的高分子链段云一朵朵地分散在溶液中. 2. 在稀溶液中，一个高分子很难进入另一个高分子所占的区域，也就是说，每个高分子都有一个排斥体积u.
排斥体积:在高分子溶液中，结构单元的分布实际上是不均匀的，高分子链以一个个松懈的链球散布在纯溶剂中，每个链球都占有一定的体积，它不能被其它分子的链段占有称为~.

坍塌线团:如果链段比较柔性或链段与链段之间的吸引力较大，链相互接触的两部分体积小于它们各自的体积之各，则内排斥体积为负值，此时的链称为~.
无扰尺寸:在特殊情况下，正的内排斥体积和负的外排斥体积正好抵消，u=0，线团的行为正好像无限的(不占体积的)链一样，处于无干扰状态，这种状态的尺寸称为~.
亚浓溶液:在稀溶液中，高分子线团是互相分离的，溶液中的链段分布不均一，当浓度增大到某种程度后，高分子线团互相穿插交叠，整个溶液中的链段分布趋于均一.在亚浓溶液中高分子链的尺寸不仅与分子量有关，而且与溶液的浓度有关.
临界交叠浓度(接触浓度)C*:在两种溶液之间，若溶液浓度从稀向浓逐渐增大，孤立的高分子线团则逐渐靠近，靠近到开始成为线团密堆积时的浓度. .
增塑:高聚物因加入高沸点、低挥发性并能与高聚物混溶的小分子，而改变其力学性质的行为，称之为~.
增塑剂:添加到线型高聚物中使其塑性增大的物质(高沸点、低挥发性)称为~. 其增塑原因一般认为是由于增塑剂的加入导致高分子链间相互作用的减弱.非极性增塑剂溶于非极性聚合物中，使高分子链之间的距离增大，从而使高分子链之间的作用力减弱，链段间相互运动的摩擦力也减弱，这样，使原来在本体中无法运动的链段能够运动，因而玻璃化温度降低，使高弹态在较低温度下出现；在极性高聚物中，由于极性基团或氢键的强烈相互作用，在分子链间形成了许多物理交联点.增塑剂分子进入大分子链之间，其本身的极性基团与高分子的极性基团相互作用，从而破坏了高分子间的物理交联点，使链段运动得以实现，因此使Tg降低值与增塑剂的摩尔数成正比，与体积无关.
增塑剂的选择须考虑以下因素:1它与高聚物的混溶性要好，2.有效性:要求增塑剂能在制品中长期保存，在贮藏和使用过程中损失越少越好，3.耐久性.莱坞4.价廉易得.

内增塑:在高分子链上引入其它取代基或短的链段，使高聚物结晶破坏，分子链变柔，易于活动，这种方法称为~.
凝胶:是高分子链之间以化学键形成的交联结构的溶胀体，加热不能溶解也不能熔融.
冻胶:是由范德会力交联形成的，加热可以拆散范德华交联，使冻胶溶解.
溶胀:交联高聚物的溶胀过程实际上是两种相反趋势的平衡过程:溶剂渗入高聚物内使体积膨胀，从而引起三维分子网的伸展，交联点之间分子链的伸展降低了它的构象熵值，引起了分子网的弹性收缩力，使分子网收缩，当这两种相反的作用相互抵消时，就达到了溶胀平衡.
溶胀比Q:交联高聚物在溶胀平衡时的体积与溶胀前体积之比称为~.

扩散:高分子在溶液中由于局部浓度或温度的不同，引起高分子向某一方向的迁移，这种现象称为~.
旋转扩散:如果高分子的构象是不对称的，呈棒状或椭球状，在溶液中高分子会绕其自身的轴而转动.
溶液纺丝，熔融纺丝:将聚合物熔融或是将聚合物溶解在适当的溶剂中配成浓溶液，然后由喷丝头喷成细流，经冷凝或凝固成为纤维.前都称为熔融纺丝，后都称为溶液纺丝.
聚电解质:在侧链中有许多可电离的离子性基团的高分子称为~.
高聚物的流变性
热塑性塑料成型过程一般需经历加热塑化、流动成型和冷却固化三个基本步骤。加热塑化：经过加热使固体高聚物变成粘性流体；流动成型：借助注塑机或挤塑机的柱赛或螺杆的移动，以很高的压力将粘性流体注入温度较低的闭合模具内，或以很高的压力将粘性流体从所要求的形状的口模挤出，得到连续的型材。冷却固化：是用冷却的方法使制品从粘流态变成玻璃态。
聚合物的粘流发生在以上，热塑料、合成纤维和合成橡胶的加工成型都是在粘流态下进行的.由于大多数高分子的都低于300℃，经一般无机材料低得多，给加工成型带来很大方便，这也是高分子得以广泛应用的一个重要原因.
1牛顿流体与非牛顿流体

牛顿流体：粘度不随剪切应力和剪切速率的大小而改变，始终保持常数的流体，通称为~。
非牛顿流体：凡是不符合牛顿流体公式的流体，统称为非牛顿流体。
牛顿流体:
非牛顿流体:
式中为剪切速率，n为非牛顿性指数(n<1称为假塑性)； 为表观粘度，表观粘度比高聚物真正的粘度(零剪切粘度小).
剪切变稀：大多数高聚物熔体和浓溶液属假塑性流体，其粘度随剪切速率的增加而减小，即所谓~。
剪切变稠：膨胀性流体与假塑性流体相反，随着剪切速率的增大，粘度升高，即发生~。
宾汉流体：或称塑性流体，具有名符其实的塑性行为，即在受到的剪切应力小于某一临界值是不发生流动，相当于虎克固体，而超过后，则可像牛顿液体一样流动。
触变（摇溶）液体：在恒定剪切速率下粘度随时间增加而降低的液体。
摇凝液体：在恒定剪切速率下粘度随时间而增加的液体。
2高聚物粘性流动的主要特点
1. 高分子流动是通过链段的位移运动来实现的，粘流活化能与相对分子质量无关.
2. 一般不符合物顿液体定律，即不是牛顿流体，而是非牛顿流体，常是假塑性流体.这是由于流动时链段沿流动方向取向，取向的结果使粘度降低.
3. 粘流时伴有高弹形变。高弹形变的恢复也是一个松驰过程，恢复的快慢一方面与高分子链本身的柔顺性有关，柔性好，恢复得快，另一方面也与高聚物所处的温度有关，温度高，恢复快。
零切速率粘度（零切粘度）：剪切速率趋于零的粘度。
拉伸流动：液体流动可产生纵向的速率梯度场，其速度梯度的方向与流动方向一致，这种流动称为~。
熔融指数(melting index):定义为在一定温度和一定压力下10min流过毛细管的物料质量(g).对于一定的高聚物，MI越大表示流动性越好，粘度越小，另外也能表明相对分子质量越小.
2. 剪切粘度的测量方法
(1) 毛细管挤出粘度计. 毛细管流变仪或工业上常用的熔体流动速率仪(旧称熔融指数测定仪)，后者所测值称为熔体流动速率
(2) 同轴圆筒粘度计。主要适用于高聚物浓溶液、溶胶或胶乳的粘度测定。
(3) 锥板粘度计。
(4) 落球粘度计。

5. 高聚物熔体的弹性表现
法向应力效应：法向应力是高聚物熔体弹性的主要表现。当高聚物熔体受到剪切作用时，通常在和力F垂直的方向上产生法向应力。除了作用在流动方向上的剪切应为外，还有分别作用在空间相互垂直的不相等的三个方向上的法向应力，和，这是由高聚物熔体的弹性效应造成的。
由于法向应力差的存在，在高聚物熔体流动时，会引起一系列在牛顿流体活动中所曾见到的现象：
韦森堡(Weisenberg)效应：当高聚物熔体或浓溶液在各种旋转粘度计中或在容器中进行电动搅拌时，受到旋转剪切作用，液体会沿内筒壁或轴上升，发生包轴或爬杆现象，这类现象称为~。
挤出物胀大：当高聚物熔体从小孔、毛细管或狭缝中挤出时，挤出物的直径或厚度会明显大于模口的尺寸，这种现象叫做~，又称为巴拉斯(Barus)效应或称离模膨胀。
熔体破裂(又称不稳定流动、湍流)：剪切速率超过某一临界值后，随着剪切速率的继续增大，挤出物的外观依次出现表面粗糙、尺寸周期性起伏，直到破裂成碎块等种种畸变现象，这些现象统称为~。
Tf是表征粘流特性的另一物理量.影响Tf的因素有以下三个:
(1) 分子结构.柔顺性差分子间作用力大，Tf较高.
(2) 相对分子质量. 相对分子质量越大，Tf越大，不存在临界值.
(3) 外力大小和作用时间. 增加外力和作用时间都有利于分子链运动，而降低Tf.
高分子的聚集态结构
1 高聚物的非晶态
内聚能:定义为克服分子间的作用力，把一摩尔液体或固体分子移到其分子间的引力范围这外所需要的能量.

内聚能密度(CED):是单位体积的内聚能. 内聚能密度小290兆焦/米3的高聚物，都是非极性高聚物，由于它们的分子链上不含有极性基团，分子间力主要是色散力，分子间相互作用较弱，加上分子链的柔顺性较好，使这些高聚物材料易于变形，富有弹性，可用作橡胶。内聚能密度大于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，因而有较好的机械强度和耐热性，再加上分子链结构比较规整，易于结晶，取向，使强度更高，成为优良的纤维材料。在两者这间的，适合做塑料使用.

2 高聚物的晶态
单晶:通常只有在特殊的条件下得到，一般是在极稀的溶液中(浓度约0.01%~0.1%)缓慢结晶时生成的. 一般结晶的温度必须足够高，或者过冷程度(即结晶熔点与结晶温度之差)要小，使结晶速度足够慢. 采用热力学上的不良溶剂有利于生长较大的更为完善的晶体. 在单晶内，分子链作高度规则的三维有序排列，分子链的取向与片状单晶的表面相垂直.
球晶:是高聚物结晶中的一种最常见的特征形式. 其呈现特有的黑十字消光图像—是高聚物球晶的双折射性质和对称性的反映. 分子链总是与球晶的半径相垂直的. 其生成的共同条件是含有杂质的粘稠体系.
串晶：高聚物通常情况下不管从溶液还是从熔体冷却结晶，都倾向于生成具有折叠链片晶结构的晶体，但在应力作用下结晶，则往往生成一长串像串珠式的晶体，称为高聚物串晶.这种高聚物串晶具有伸直链结构的中心线，中心线周围间隔地生长着折叠链的晶片，所以它是同时具有伸直链的折叠链两种结构单元组成的多晶体.
树枝状晶:从溶液析出结晶时，当结晶温度较低，或溶液的浓度较大，或分子量过大时，高聚物不再形成单晶，结晶的过度生长将导致复杂的结晶形式.在此条件下，高分子的扩散成了结晶生长的控制因素，这时，突出的棱角在几何学上将比生长面上邻近的其它点更为有利，能从更大的立体角接受结晶分子，因此棱角倾向于在其余晶粒前头向前生长变细变尖，从而更增加树枝状生长的倾向，最后形成树枝状晶.
伸直链片晶:是一种由完全伸展的分子链平行规整排列而成的片状晶体，其晶片厚度比一般从溶液或熔体结晶得到的晶片要大得多， 其厚度不再随一般的热处理条件而改变，熔点高于其它结晶形态，接近厚度趋于无穷大时的熔点，因而被认为是热力学上最稳定的一种高聚物聚集态结构.
缨状微束模型(两相模型):在20世纪40年代提出，模型从结晶高聚物X射线圈上衍射花样和弥射环同时出现以及测得晶区尺寸远小于分子链长度等主要实验事实出以，认为结晶高聚物是由结晶部分和非晶部分组成的，结晶部分呈现为很多个小的晶体，每个高分子链可以通过若干个小晶体和非晶区，在晶体中分子链是相互平行排列的，在非晶区分子链是无序的，小晶体本身也是无规取向地分散在非晶区中。
折叠链模型:认为伸展的分子链倾向于相互聚集在一起形成链束，电镜下观察到这种链束比分子链长得多，说明它是由许多分子链组成的.分子链可以顺序排列，让末端处在不同的位置上，当分子链结构很规整而链束足够长时，链束的性质就和高聚物的分子量及其多分散性无关了，分子链规整排列的链束，构成高聚物结晶的基本结构单元，这种规整的结晶链束细而长，表面能很大，不稳定，会自发地折叠成带状结构，虽然折叠部位的规整排列被破坏，但是“带”具有较小的表面，节省了表面能，在热力学上仍然是有利的。进一步减少表面能，结晶链束应在已形成的晶核表面上折叠生长，最终形成规则的单层片晶。
插线板模型：Flory从他的高分子无规线团形态的概念出以，认为高聚物结晶时，分子链作近邻规整折叠的可能性是很小的，因此在片晶中，相邻排列的两段分子链并不像折叠甸模型那样，是同一个分子的相连接的链段，而是非邻接的链段和属于不同分子的链段。在形成多层片晶时，一根分子链可以从一个晶片，通过非晶区，进入到另一个晶片中去，如果它再回到前面的晶片中来的话，也不是邻接的再进入。为此，仅就一层晶片来说，其中分子链的排列方式与老式电话交换台的插线板相似。
无规线团模型(非晶态模型):Flory认为，非晶态高聚物的本体中，分子链的构象与在溶液中一样，呈无规线团状，线团分子之间是无规缠结的，因而非晶态高聚物在聚集态结构上是均相的.
高分子结晶能力:高分子结晶能力差别的根本原因是不同高分子具有不同的结构特征，这些结构特征中能不能和容易不容易规整排列形成高度有序的晶格是关键：1. 高分子链的结构对称性越高，越容易结晶； 2.高分子链的规整性越高，越容易结晶； 3.无规共聚、支化通常会破坏链的对称性和规整性，从而使结晶能力降低； 4. 链的柔顺性不好，将在一定程度上降低高聚物的结晶能力； 5交联大大限制了链的活动性，使结晶能力降低.
均相成核:是由熔体中的高分子链段靠热运动形成有序排列的链束为晶核.有时间依赖性.
异相成核:是以外来的杂质、未完全熔融的残余结晶聚合物、分散的小颗粒固体或容器的壁为中心，吸附熔体中的高分子链作有序排列而形成晶核.与时间无关.
结晶速度:高聚物本体结晶速度-温度曲线都呈单峰形，结晶温度范围都在其Tg与熔点之间，在某一适当温度下，结晶速度将出现极大值，这是因为在熔点以上晶体将被熔融，而在玻璃化温度以下，链段将被冻结. Tmax=0.63Tm+0.37Tg-18.5 ；从熔点出发对Tmax=(0.80—0.85)Tm分子结构的差别是决定不同高聚物结晶速度快慢的根本原因.链的结构愈简单，对称性愈高，链的立构规整性愈好，取代基的空间位阻越小，链的柔顺性越大，则结晶速度越大.一般在相同结晶条件下，分子量低时，结晶速度大.
结晶度:作为结晶部分含量的量度，通常以重量百分数或体积百分数来表示: ；，W表质量，V表体积，c表结晶，a表非晶.表晶(非晶)区的比容.
结晶对高聚物性能的影响: 1.力学性能结晶一般使塑料变脆(冲击强度下降)，但使橡胶的抗张强度提高.在Tg以下，结晶度对脆性的影响较大，当结晶度增加，分子链排列趋紧密，孔隙率下降，材料受到冲击后，分子链段没有活动的余地，冲击强度降低，在Tg以上，结晶度的增加使分子间的作用力增加，因而抗张强度提高，但断裂伸长减小，在Tg以下，高聚物随结晶度增加而变得很脆，抗张强度下降，另外，微晶体可以起物理交联作用，使链的滑移减小，因而纬度度增加可以使蠕变和应力松弛降低. 2.随着结晶度的增加，高聚物的密度增大，3.光学性能:当结晶度减小时，高聚物的透明度增加， 因为晶区与非晶区的界面会发生光散射. 4.热性能:结晶使塑料的使用温度从Tg提高到Tm. 5.结晶使高聚物的耐溶剂性、渗透性等得到提高，因为结晶分子排列紧密.
熔限:结晶高聚物的熔融过程与低分子相似，也发生某些热力学函数（如体积、比热等）的突变，然而这一过程并不像低分子那样发生在约0.2℃左右的狭窄温度范围内，而有一人较宽的熔融温度范围，这个温度范围通常称为熔限.在这个温度范围内，发生边熔融边升温的现象，而不像低分子那样，几乎保持在某一两相平衡的的温度下，直到晶相全部熔融为止.结晶高聚物的熔化过程是热学的一级相转变过程，与低分子晶体的熔化现象只有程度的差别，而没有本质的不同.结晶高聚物熔融时出现边熔融、边升温的现象是由于结晶高聚物中含有完善程度不同的晶体的缘故.结晶时，随着温度降低，熔体的粘度迅速增加，分子链活动性减小，来不及作充分的位置调整，使得结晶停留在不同的阶段上，比较不完善的晶体将在较低的温度下熔融，而比较完善的晶体则需要在较高的温度下熔融，因而在通常的升温速度下，便出现较宽的熔融温度范围.
一般，结晶的熔点随着晶片厚度的增加而增加.晶片厚度越小，单位体积内的结晶物质比完善的单晶将具有较高的表面能. Tm，Tm0表晶片厚度为l和∞时的结晶熔点，表单位体积的熔融热，为表面能.
3 高聚物的取向结构
高聚物取向结构:是指在某种外力作用下，分子链或其它结构单元沿着外力作用方向择优排列的结构.
取向:由于结构上悬殊的不对称性，使高聚物在某些情况下很容易沿某特定方向作占优势的平等排列.这就是~.取向态是一维或二维在一定程度上的有序，而结晶态则是三维有序的.取向后，材料的抗张强度和挠曲疲劳强度在取向方向上显著地增加，而与取向相垂直的方向上则降低。取向高分子材料上发生了光的双折射现象。取向通常还使材料的Tg升高，对结晶性高聚物，则密度和结晶度也会升高，因而提高了高分子材料的使用温度.非晶态高聚物有两类取向. 1.链段取向可以通过单键的内旋转造成的链段运动来完成，这种取向过程在高弹态下就可以进行； 2.整个分子的取向需要高分子各链段的协同运动才能实现，这就只有当高聚物处于粘流态下才能进行.一般，在外力的作用下，先发生链段的取向，然后才是整个分子的取向.
取向的应用:1.迁维的牵伸和热处理(一维材料):牵伸使分子取向，大幅度提高纤维强度，热定型(或热处理)使部分链段解取向，使纤维获得弹性. 2.薄膜的单轴或双轴取向(二维取向):单轴拉伸极大提高了一个方向的强度，常用作包装带，双轴拉伸使薄膜平面上两个方向的强度均提高. 3. 塑料成型中的取向效应(三维材料):取向虽然提高了制品强度，但取向结构的冻结形成的残存内应力是有害的，故对塑料制品，不要求有高的取向度，而是要求有良好的取向能力.
取向度:一般用取向函数F来表示 为分子链主轴与取向方向间的夹角。对于理想单轴取向，=0，=1，f=1，对于无规取向，=1/3，f=0，一般情况下，1>f>0
测定方法有：1.热传导法，测定的是晶区中的小结构单元的取向；2.双折射法，测定的是晶区与非晶区中链段的取向；3.X射线衍射法，测定的是晶区晶胞的取向；4.声速法，测定的是晶区与非晶区中分子的取向.
4 高分子液晶及高分子合金
液晶态:某些物质的结晶受热熔融或被溶剂溶解之后，虽然失去固态物质的刚性，而获得液态物质的流动性，却仍然部分地保存着晶态物质分子的有序排列，从而在物理性质上呈现各向异性，形成一种兼有晶体和液体的部分性质的过渡状态，这种中间状态称为~.处在此状态下的物质称为液晶.靠升高温度，在某一温度范围内形成液晶态的物质，称为热致型液晶.靠溶剂溶解分散，在一定浓度范围成为液晶态的物质称为溶致型液晶.
刚性高分子形成溶致性溶晶体系的一般规律:在低浓度范围内，粘度随浓度增大急剧上升，出现一个粘度极大值，随后粘度随浓度增大反而降低.当浓度增大到使溶液为均一的各向异性状态时，粘度又随浓度的变化形式是~.
高分子合金:不同的高聚物共混以后，也可以使材料得到单一的高聚物所不具有的性能.通过共混可以改性某种高分子材料，也可以使材料具有优良的综合性能，这类高聚物共混体系就是~.
互穿聚合物网(IPN):用化学方法将两种或两种以上的聚合物互穿成交织网络.
高聚物的分子运动
1 高聚物的分子热运动
1. 高分子热运动的特点
1. 运动单元的多重性。除了整个分子的运动(即布朗运动)外还有链段、链节、侧基、支链等的运动(称微布朗运动).
2. 运动时间的依赖性。高分子热运动是一个松驰过程。在外场作用下物体从一种平衡状态通过分子运动过渡到另一种平衡状态是需要时间的，这个时间称为松弛时间，记作.
因而松驰时间定义为: 变到等于的时所需要的时间.它反映某运动单元松弛过程的快慢.由于高分子运动单元有大有小， 不是单一值而是一个分布，称为”松弛时间谱”.
3. 分子运动的温度依赖性. 温度对高分子的热运动有两方面的作用：①使运动单元活化。②温度升高使高聚物发生体积膨胀。升高温度加快分子运动，缩短松驰时间，即有
如果高聚物体系的温度较低，运动单元的松驰时间就较长，因而在较短时间内将观察不到松驰现象；但是如果温度升高，缩短了运动单元的松驰时间，就能在较短的时间内观察到松驰现象。
2. 高聚物的力学状态和热转变
在一定的力学负荷下，高分子材料的形变量与温度的关系式称为高聚物的温度-形变曲线(或称热机械曲线)
①线型非晶态高聚物的温度-形变曲线.

线形非晶态聚合物的形变-温度曲线
玻璃态:链段运动被冻结，此时只有较小的运动单元如链节、侧基等的运动，以及键长键角的变化，因而此时的力学性质与小分子玻璃差不多，受力后变形很小(0.01%~0.1%)，且遵循胡克定律，外力除后立即恢复.这种形变称为普弹形变.
玻璃态转变:在3~5℃范围内几乎所有的物理性质都发生突变，链段此时开始运动，这个转变温度t称为玻璃态转变温度(Tg).
高弹态:链段运动但整个分子链不产生移动.此时受较小的力就可发生很大的形变(100%~1000%)，外力除去后可完全恢复，称为高弹形变.高弹态是高分子所特有的力学状态.
流动温度:链段沿作用力方向的协同运动导致大分子的重心发生相对位移，聚合物呈现流动性，转变温度称为流动温度(Tf).
粘流态:与小分子液体的流动相似，聚合物呈现粘性液体状，流动产生了不可逆变形.
②交联高聚物的温度-形变曲线 交联度较小时，存在Tg， 但Tf随交联度增加而逐渐消失.交联度较高时， Tg和Tf都不存在.
③晶态聚合物的温度-形变曲线. 一般相对分子质量的晶态聚合物只有一个转变，即结晶的熔融，转变温度为熔点Tm.当结晶度不高(Xc<40%)时，能观察到非晶态部分的玻璃化转变，即有Tg和Tm两个转变.相对分子质量很大的晶态高聚物达到Tm后，先进入高弹态，在升温到Tg后才会进入粘流态，于是有两个转变.
④增塑聚合物的温度-形变曲线 加入增塑剂一般使聚合物的Tg和Tf都降低，但对柔性链和刚性链，作用有所不同.对柔性链聚合物， Tg降低不多而Tf降低较多，高弹区缩小；对刚性链聚合物， Tg和Tf都显著降低，在增塑剂达到一定浓度时，由于增塑剂分子与高分子基团间的相互作用，使刚性链变为柔性链，此时Tg显著降低而Tf降低不大，即扩大了高弹区，称”增弹作用”，这点对生产上极为有用(如PVC增塑后可作为弹性体用).
3. 高聚物的松驰转变及其分子机理
在Tg以下，链段是不能运动了，但较小的运动单元仍可运动，这些小运动单体从冻结到运动的变化过程也是松弛过程，称为次级松弛。非晶聚合物的主松弛即α松弛在Tg，晶态聚合物的主松弛即α松弛在熔融Tm，往下次级松弛按出现顺序依次叫松弛， 松弛， 松弛….次级松弛的机理对不同聚合物可能完全不同，其中β松弛最为重要。它与玻璃态聚合物的韧性相关。当Tβ明显低于室温，且δ松弛的运动单元在主链上时(在侧基上不行)，材料在室温时是韧性的，相反，材料为脆性的.大多数工程塑料都是韧性的。某些线形聚合物当其主链中包含有四个以上基团时，会地-120~-75出温度范围内出现松驰转变，和般叫做松驰。这可由所谓的曲柄运动为解释——当两端的两个单键落在同一直线上时，处在它们中间的碳原子能够以这一直线为轴转动而不扰动沿链的其它原子。主链旁较大的侧基，如聚苯乙烯中的苯基、聚甲基丙烯酸甲酯中的酯侧基的内旋转都能产生松弛。
晶区引起的松驰转变对就的分子运动可能有：
①晶区的链段运动。②晶型转变。③晶区中分子链沿晶粒长度方向的协同运动，这种松驰与晶片的厚度有关。④晶区内部侧基或链端的运动，缺陷区的局部运动，以及分子链折叠部分的运动等。
2 玻璃化转变
Tg是链段(对应于50~100个主链原子)运动开始发生(或冻结)的温度.对于塑料来说， Tg是使用的最高温度即耐热性指标；对于橡胶来说， Tg是使用的最低温度，是其耐寒性指标。
解释玻璃化转变的理论如下：
1）Gibbs-Dimarzio为代表的热力学理论(G-D理论). 其结论是: Tg不是热力学二级转变温度，但的确存在一个二级转变温度T2，在这个温度下聚合物的构象熵等于零，可以预计T2比Tg低50℃左右.由于Tg是力学状态的转变点，不是热力学相变温度，因而不同测定方法或同一方法不同条件得到的Tg数值有相当大的差别.
2)Fox-Flory为代表的自由体积理论. 聚合物链堆砌是松散的，存在一部分空隙，称为自由体积，可以认为是比容和分子实际占有空间之差。Tg以上时自由体积较大，链段能够通过向自由体积转动或位移而改变构象.当温度降至临界温度Tg时，自由体积达到最低值，并被冻结，再降低也保持恒定值.实验发现所有聚合物在Tg以下时自由体积分数fg都接近于2.5%，这就是所谓的”等自由体积”.玻璃化温度以上某温度T时的聚合物的自由体积分数的表达式为

分别是玻璃化转变后(橡胶态)和前(玻璃态)聚合物的自由体积膨胀系数.对于许多聚合物， ， 自由体积理论更多用于解释现象.
WLF方程：

，分别为温度T和时高聚物的粘度。
3)Aklonis-Kovacs为代表的动力学理论. 玻璃化转变具有明确的动力学性质， Tg与实验的时间尺度(如升温速度、测定频率等)有关.动力学理论提出了有序参数并据此建立了体积与松弛时间的联系.
3 玻璃化转变与链结构的关系
玻璃化温度是高分子的链段从冻结到运动（或反之）的一个转变温度，而链段运动是通过主链的单键