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第一章 高分子链的结构链节：单体单元链段：把若干个键组成的一段链作为一个独立运动的单元高分子链：合成高分子是由单体通过聚合反应连接而成的链状分子均聚物：高分子的主链由一种重复结构单元组成共聚物：高分子链由几种结构单元组成构型：是指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。（断裂需要化学键的断裂和重组，包括旋光异构，几何异构，键接异构）（螺旋形构象，平面锯齿构象）构造：聚合物分子的各种形状构象：表示原子或原子基团围绕单键旋转而产生的空间排布（或由于分子中的单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态）研究高分子链结构的主要方法：红外与拉曼光谱（FTIR），核磁共振波谱法（NMR）平衡态柔性：指热力学平衡条件下的柔性，取决于反式与旁氏构像之间转变的能量差动态柔性：指在外界条件影响下从一种平衡态构象向另一种平衡态构像转变的难易程度，转变速度取决于位能曲线上反式与旁氏构像之间转变的位垒 与外场作用能之间的关系。影响柔性的因素：分子结构（主链、取代基、支化、交联、分子链的长短），外界因素（温度、外力、溶剂）高分子链柔性的表征参数：空间位阻参数：越大,柔顺性越差；越小，柔顺性越好。特征比Cn：对于自由连接链 cn=1，对于完全伸直链cn=n，当n时，cn可定义为c，c越小，柔顺性越好。链段长度b：链段逾短，柔顺性逾好。第二章 聚合物的凝聚态结构高分子的凝聚态：指高分子链之间的几何排列和堆砌状态，包括固体和液体。内聚能密度：单位体积的内聚能，CED = ?E/Vm。内聚能是克服分子间作用力，把1mol液体或固体分子移至分子引力范围之外所需的能量。晶体： 内部质点在三维空间成周期性重复排列的固体内聚能密度：是指单位体积的内聚能 ；CED = ?E/Vm。内聚能密度与分子间作用力的关系如何（内聚能是克服分子间作用力，把1mol液体或固体分子移至分子引力范围之外所需的能量，CED420 J/cm3的高聚物，由于分子链上有强极性基因，或者分子间能形成氢键，分子间作用力大，因而有较好的机械强度和耐热性，再加上分子结构比较规整，易于结晶，取向，使强度更高，可成为优良的纤维材料或工程塑料。CED290420 J/cm3的高聚物，分子间作用力居中，适合于作塑料使用）如何测定聚合物的内聚能密度?（内聚能密度的测试方法主要有：最大溶胀比法、最大特性粘数法。）聚合物在不同条件下结晶时，可能得到哪几种主要的结晶形态？各种结晶形态的特征是什么？单晶：形成条件：0.01%0.1%PE溶液中极缓慢冷却结晶或较高压力下100MP）熔体结晶而成。（棱片状，其链长数百纳米，厚度为10nm，晶片厚度与分子量无关，分子链总是垂直于截面） 树枝晶：形成条件：浓度较高、或温度较低、或聚合物分子量太大时，高分子不再形成单晶片，而是倾向于生成树枝晶（单晶的聚集体，多晶结构） 球晶：形成条件： 1%的浓溶液，熔体冷却结晶。（球晶分子链总是垂直于径向，单晶片的变形聚集体；有黑十字消光现象， 双折射现象） 伸展链晶： 形成条件：高温高压 熔体附近缓慢结晶 高拉伸取向。（分子链完全伸展，平行排列，单向强度大） 串晶：形成条件：应力（溶液结晶时边缓慢搅拌边结晶）；拉伸挤出时有（双向）应力场作用。（折叠链与伸直链不可分离，双向强度高） 柱晶：形成条件：应力作用下冷却结晶。（沿应力方向成行地形成晶核，再向四周生长成折叠链晶片单向强度大） 纤维晶：形成条件：溶液流动，搅拌下结晶；熔体拉伸、剪切。（交错连接的微晶和韧性分子链相连构成）非晶态聚合物：完全不结晶的聚合物（玻璃体、高弹体、熔体）晶态聚合物的非晶态：过冷的液体、晶区间的非晶区结晶度：试样中结晶部分所占的质量分数(质量结晶度xcm)或者体积分数(体积结晶度xcv)。聚合物结晶度的测定方法有以下几种：密度法依据：分子链在品区规整堆砌，故晶区密度(c)大于非晶区密度(a)，或者说，晶区比体积(Vc )小于非晶区比体积(Vc )，部分结晶聚合物的密度介于c 和a 之间；X射线衍射法依据：总的相干散射强度等于晶区和非晶区相干散射强度之和；量热法根据聚合物熔融过程中的热效应来测定结晶度；由于部分结晶聚合物中，晶区与非晶区的界限很不明确，无法准确测定结晶部分的量，因此，结晶度的概念缺乏明确的物理意义，其数值随测定方法不同而不同。）液晶态：一些物质的结晶结构受热融融或被溶剂溶解之后，表观上虽然失去了固体物质的刚性，变成了具有流动性的液体物质，但结构上仍然保持着一维和二维的有序排列，从而在物理性质上呈现出各向异性，形成一种兼有部分晶体和液体性质的过渡状态。（处在这种状态下的物质称为液晶）高分子液晶的分子结构：一般为刚性分子；具有较长的长径比，通常长径比6.4；有一定的分子间作用力。液晶可以分为四种晶型（根据分子排列有序性的不同）：向列型（N相）：一维有序，完全没有平移有序 。近晶型：最接近于晶体的类型，一维平移有序。手征性液晶：依靠端基的相互作用，彼此平行排列成层状，每层旋转一个角度，有螺矩的存在，层层累加，盘状液晶相。液晶态的表征：偏光显微镜、热分析、X射线衍射液晶高分子的研究现状：.液晶显示技术向列型：灵敏的电响应信号和光学特性，电压的改变引起颜色变化。分析测量技术胆甾型：光学性质好，可发生白光色散，透射光偏振旋转，可感受0.1的温度变化，可以做痕量分析剂、显色剂等。液晶纺丝技术：晶体的加工能力较差，液晶可纺丝成纤维，较低的牵伸率减少内应力和损伤。原位复合技术：与普通热塑性高分子共混，形成很细的刚性纤维，其细度优于加入的纤维，可获得力学性能很强的材料。晶态聚合物的取向：指在某种外力作用下，分子链或其他结构单元沿着外力作用方向择优排列。取向度的测定方法主要有：声速传播法：可反映整个分子链的取向，能较好的说明聚合物结构与力学强度的关系。光学双折射：反映非晶区的链段取向。广角X射线衍射：测得晶区的取向度。小角激光光散射法 、收缩率表征法等相容性：两种或两种以上的物质相混合时，能够很好地相容而不产生相斥分离的现象相容性的判别方法：光学显微镜等观察共混体系的透光率；共混体系的Tg ( DSC和DMTA )；光学显微镜或电子显微镜直接观察分散相的尺寸及其分布；核磁共振（NMR）；FITR；SAXS；SANS等。第三章 高分子溶液溶解需要两个过程：溶胀（熔融，需要吸热，加热升高到熔点附近），溶解（交联度大，溶胀度小；交联度小，溶胀度大）溶剂的溶度参数：内聚能密度的平方根为溶度参数。（确定的方法：黏度最大的溶液、交联后的溶胀度最大的溶剂）溶剂对聚合物溶解能力的判定：“极性相近”原则、“内聚能密度C.E.D或溶度参数相近”原则、“高分子-溶剂相互作用参数 ”原则FloryHuggins格子模型理论（推导高分子溶液混合熵时）作了如下假定：一个格子中只能放一个溶剂分子或一个聚合物链段，高分子链式柔性的，可以自由卷曲，所有构象具有相同的能量，溶液中高分子“链段”均匀分布，占有任一格子的概率相等FloryKrigbaum理论 (稀溶液理论) 的基本假定： 聚合物链段分布不均匀 在“链段云”内，以质心为中心 “链段云”彼此接近要引起自由能的变化，有排斥体积混合热表达式中Huggins参数的物理意义是：FloryHuggins稀溶液理论较之晶格模型理论有何进展？a、 高分子稀溶液中“链段”的分布是不均匀的，而是以“链段云”形式分布在溶剂中，每一“链段云”可近似成球休；在“链段云”内，以质心为中心，“链段”的径向分布符合高斯分布；b、“链段石”彼此接近要引起自由能的变化每一个高分子“链段云”具有排斥体积。）溶液：u1E =0，“链段”间与“链段”和溶剂间相互作用抵消，无扰状态，排斥体积为0。理想溶液：不存在u1E排斥自由能：指在稀溶液中，两个聚合物分子彼此靠近时所引起的自由能变化排斥体积效应：在高分子稀溶液中，“链段”的分布实际上是不均匀的，高分子链以个被溶剂化了的松懈的链球散布在纯溶剂中，每个链球都占有一定的体积，它不能被其他分子的“链段”占有，称为排斥体积。第二维利系数A2：表征了高分子“链段”与溶剂分子之间的相互作用。聚电解质：分子链上带有可离子化基团的聚合物第四章 聚合物的分子量和分子量分布MnMMw分子量微分分布曲线：N(M)称为公子量的数量微分分布函数积分分布曲线：W(M)称为分于量的重量微分分布函数有些实验，不能直接测定重量微分分布面数，直接得到的是其重量积分分布函数，用I(M)表示。二者的关系为：数均分子量测试方法：端基分析法、依数法、渗透压法 重均分子量测试方法：光散射法、小角X光衍射法聚合物分子量的测定方法：绝对法（依数性法、散射法、沉降平衡法、质谱法），等价法（C NMR、化学滴定法、放射性基团的分析法、荧光基团分析），相对法（稀溶液黏度法、体积排除色谱法）“小粒子”：指尺寸小于光的波长的二十分之一的分子，包括蛋白质、糖以及分子量小于105的聚合物分子。特黏粘度：表示高分子溶液C0时，单位浓度的增加对溶液增比黏度或相对黏度数的贡献。聚合物分子量分布的测定方法：沉淀法，溶解法（习惯法、董履和函数法），体积排除色谱（SEC）第五章 聚合物的转变与松弛聚合物分子运动的特点：对时间的依赖性（伸直状态逐渐过渡到卷曲状态，即松弛状态）、温度的依赖性、运动单元的多重性（高分子链的整体运动，链段运动，链节、支链、侧基的运动，晶区内的分子运动）松弛：高分子链由伸直状态逐渐过渡到卷曲状态时温等效：对于分子运动或对于一个松弛过程，升高温度和延长观察时间具有等效性。非晶态聚合物（随着温度升高）的黏弹行为的4个区域（分子运动观点和分子间物理缠结概念说明）玻璃态区：在此区域内，聚合物类似玻璃，通常是脆性的，分子运动主要限于振动和短程的旋转运动玻璃橡胶转变区：此区域内，在2030范围，模量下降了近1000倍，聚合物的行为与皮革相似。玻璃化转变温度(Tg )通常取作模量下降速度最大处的温度。橡胶弹性平台区：在此区域内，由于分子间存在物理缠结、聚合物呈现远程橡胶弹性橡胶流动区：在这个区域内，聚合物既呈现橡胶弹性，又呈现流动性。玻璃化温度Tg：升高温度时，聚合物模量下降速度最大处的温度，成为该聚合物的玻璃化温度。测定聚合物玻璃化温度的方法：膨胀计法 原理：Tg前后试样比容发生突变，膨胀计内的水银高度发生偏折；量热法（DSC法） 原理：给基准物和样品相同的热量（仪器采用两侧等速升温或降温进行控制），基准物是热惰性的，而样品在温度改变时会出现各种转变，会吸热或放热，与基准物的温度有一差值（通过热电偶测出），将温度差值温度作一图线，就可以得到差热曲线。曲线上的转折对应于Tg；温度形变法（热机械法） 原理：动态模量和力学损耗一温度的变化制成样品，在仪器上进测试得到内耗温度曲线最高损耗峰的峰位对应的温度就是Tg；核磁共振法(NMR) 原理：在Tg变化前后，核磁共振谱线的宽度有很大变化，根据线宽的变化就可以得到Tg。 不同的测试方法所得结果不同，因为实验速率不同玻璃化转变理论（自由体积理论、热力学理论）玻璃化转变不是热力学相变：玻璃化温度与测定过程的冷却速度有关，不是热力学的平衡过程，而是属于力学松弛过程。因为在玻璃化转变前后聚合物都是无规的，类似于液态。影响Tg的因素：链结构、分子量和链间相互作用（主链的柔性、取代基、构型、分子量、链间的相互作用），外力和外力作用速度（作用力、实验速度），增塑、共聚和共混，交联影响聚合物结晶的因素：链的对称性和规整性，分子量，共聚物测定聚合物结晶速度的方法： （1）膨胀计法、光学解偏振法和差示扫描量热法(DSC)（2）偏光显微镜法和小角激光光散射法结晶速度和温度的关系：熔融：物质从结晶状态变为液态的过程影响Tm的因素：链结构、分子链的刚性、分子链的对称性和规整性、第6章 橡胶弹性力学松弛：交联橡胶（橡皮）受到外力拉伸或压缩时，形变总是随着时间逐渐发展的。高弹性有哪些特征：弹性形变大，可高达1000；弹性模量小。高弹模量约为105Nm2； 弹性模量随绝对温度的升高正比地增加；形变时有明显的热效应应变：当材料受到外力作用而所处的条件却使其不能产生惯性移动时，它的几何形状和尺寸将发生变化，这种变化就成为应变。交联度的表征：网链的总数N和网链密度、交联点数目u或交联点密度uV0橡胶弹性的影响因素：交联与缠结效应，溶胀效应，网链的极限伸长，应变诱发结晶，填料，聚合物具有高弹性的原因：聚合物的柔性、长链结构使其卷曲分子在外力作用下通过链段运动改变构象而舒展开来，除去外力又恢复到卷曲状态。橡胶的适度交联可以阻止分子链间质心发生位移的粘性流动，使其充分显示高弹性。热塑性弹性体：嵌段共聚型TPE，共混型TPE第7章 聚合物的粘弹性蠕变：材料（高分子材料）在恒定的外界条件T、P下，恒定的外力下，材料变形长度随时间t的增加而增加的现象。应力松弛：材料在一定温度下，受到某一恒定的外力（形变），保持这一形变所需随时间的增加而逐渐减小的现象滞后现象：交变压力作用下，高分子材料的形变总是落后于应力变化的现象内耗现象：由于滞后现象，在每一循环中，作为热损耗掉的能量与最大储存能量之比=2tan时温等效原理：升高温度和延长时间对分子运动是等效的，对聚合物的粘弹行为也是等效的。玻璃化温度Tg定义：储能模量曲线上的折点所对应的温度损耗模量峰所对应的温度为tan所对应的温度共混聚合物的Tg是由两种相混聚合物的相容性决定的第八章 聚合物的屈服和断裂影响应力应变的条件：温度（温度升高，材料逐渐变得软而韧，断裂强度下降，断裂伸长率增加） 应变速率（增加应变速率与降低温度的效应是相似的） 流体静压力（在给定的温度下增加压力与给定压力下降低温度有一定的相似相应） 结晶度，结晶形态等脆韧转变点:非晶态聚合物拉伸时典型的应力应变曲线:晶态聚合物拉伸时典型的应力应变曲线:温度、应变速率、流体静压力对上述应力应变曲线的影响规律:细颈:屈服点时，式样截面突然变得不均匀，出现“细颈”，该点对应的应力和应变分别为屈服应力（屈服强度）y和屈服应变（屈服伸长率）y银纹现象：聚合物在张应力的作用下，于材料某些薄弱部位出现应力集中而产生局部的塑性形变和取向，以至在材料表面或内部垂直于应力方向上出现长度为100m、宽度为10m左右、厚度约为1m的微细凹槽或“裂纹”的现象银纹的生长有两种形式：银纹尖端的向前扩展，银纹宽度的增加（机理：银纹微纤的蠕变、材料本体/银纹界面软化层中未银纹化的物质被逐渐转变成微纤）银纹屈服的一个典型例子是PS的增韧断裂面形状和断裂能是区别脆性和韧性断裂的最主要的指标。脆性断裂是由所加应力的张应力分量引起的；韧性断裂是由切应力分量引起的。影响聚合物强度的因素：增加高分子的韧性或形成氢键（可使强度增加），适度的交联（强度增高），分子量提高到一定程度（冲击强度增加），取向（材料强度提高几倍到几十倍），分子链的支化程度增加（拉伸强度降低），增塑剂增加（强度降低），低温、高应变速率（易发生脆性断裂、断裂强度增大）聚合物的增强：手段（加入第二种物质），机理（活性填料粒子的活性表面较强地吸附橡胶的分子链，形成链间的物理交联，吸附了分子链的这种粒子能起到均匀分布负荷的作用，降低了橡胶发生断裂的可能性，从而起到增强作用），结构表征方式（广角X射线衍射（WAXD），透射电子显微镜（TEM），小角中子散射（SANS）,原子力显微镜（AFM），性能特点（高强度，高耐热性，高阻隔及自熄灭性，优良的加工性能）分子复合材料：指柔性聚合物基体加入少量（5%10%）刚性聚合物增强剂，并近似单分子形式分散于基体中，最大限度提高基材的物理力学性能。纳米材料：指微观结构上至少一维方向上受纳米尺度（1100nm）调制的各种固态材料。聚合物基纳米复合材料：指分散相尺度至少有一维小于100nm的高性能、高功能材料。冲击强度i：式样在冲击载荷W的作用下折断或折裂时单位截面积所吸收的能量。影响耐冲击性的因素：高分子的结构，温度和外力作用速度（外力作用时间长，相当于温度升高）塑料增韧：方式（机械共混，接枝共聚和嵌段共聚），机理（橡胶或弹性体、多重银纹化理论、剪切屈服理论、剪切屈服银纹化理论、逾渗理论、空穴化理论）影响增韧效果的因素：橡胶或弹性体品种，弹性体含量，弹性体粒径，基体韧性疲劳:在低于屈服应力或断裂应力的周期应力的作用下，材料内部或其表面应力集中处引发裂纹并促使裂纹传播，从而导致最终的破坏。第9章 聚合物的流变性切黏度:液体内部反抗这种流体的内摩擦力黏度： 等于单位速度梯度时单位面积上所受到的切应力。其值反映了液体分子间由于相互作用而产生流动阻力即内摩擦力的大小。（单位：Pa.s）牛顿流体:流动行为符合牛顿流动定律的流体非牛顿流体: 聚合物分散体系以及填充体系等并不符合牛顿流动定律熔体指数：单位时间（10min计）流出的聚合物质量（克数），即为该聚合物熔体指数MI。（MI越大，流动性越好）熔体粘度的测定方法：落球粘度法，毛细管流变仪，旋转粘度计切黏度的影响因素：分子结构，分子量，切变速率，分布宽度动态黏度：在交变应力作用下，聚合物熔体的弹性形变与应力同相位，不消耗能量；黏性形变的应变速率与应力不同相位，消耗能量。法向应力效应（包轴效应）：高分子熔体或溶液受到向心力作用，液面在转轴处是上升的，在转轴上形成相当厚的包轴层（是由高分子熔体的弹性所引起的）为什么聚合物的粘流活化能与分子量无关聚合物的粘性流动有何特点聚合物的分子量和分子量分布对熔体粘度和流变性的影响:从结构观点分析温度、切变速率对聚合物熔体粘度的影响规律:第10章 聚合物的电学性能、热性能和光学性能介电性：聚合物在外电场（包括电、力、温度等）作用下，由于分子极化将引起电能的储存和损耗，这种性能就叫做介电性。极化：在外电场作用下，电介质分子或其中基团中电荷分布发生的相应变化称为极化。（包括：电子极化、原子极化、取向极化、界面极化）电子极化、原子极化统称为诱导极化（变形极化）。其极化率不随温度变化而变化，聚合物在高频区均能发生变形极化介电常数：含有电介质的电容器的电容与相应的真空电容器的电容之比。（介电常数表示电介质储电能力的大小）松弛现象：实际体系对外场刺激相应的之后统称为松弛现象。击穿：在强电场中，随着电压升高，聚合物的电绝缘性能会逐渐下降。当电压升高的一定值时，形成局部电导，发生击穿。（种类：电击穿、电机械击穿、热击穿、化学击穿、放电击穿等）载流子：物质内部存在着传递电流的自由电荷，这些自由电荷统称为载流子。导电性复合材料：在聚合物原料中加入各种导电性物质，通过分散复合、层积复合、形成表面导电膜等方式构成的材料。聚合物的热性能包括耐热性、热稳定性、导热性能和热膨胀性能等。提高聚合物的耐热性：增加高分子链的刚性、提高聚合物的结晶性、进行交联（表征的温度参数为Tg，Tm，软化点）提高聚合物的热稳定性：在高分子链中避免弱键，避免一长串连接的亚甲基CH2，并尽量引入较大比例的环状结构，合成“梯形”“螺旋”“片状”