《晶態(tài)和非晶態(tài)結(jié)構(gòu)》PPT課件.ppt

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1、基本要求掌握內(nèi)聚能密度的概念，內(nèi)聚能密度大小與分子間作用力之間的關(guān)系；結(jié)晶度的概念、測(cè)定方法和計(jì)算方法；取向和解取向的概念、機(jī)理以及取向?qū)Ω呔畚镄阅艿挠绊?。理解晶體結(jié)構(gòu)的基本概念，聚合物（聚乙烯、聚丙烯）的晶體結(jié)構(gòu)，聚合物的結(jié)晶形態(tài)、晶態(tài)高聚物的結(jié)構(gòu)模型；理解非晶態(tài)和液晶態(tài)高聚物的結(jié)構(gòu)。掌握高分子合金相容性、形態(tài)和性能之間的關(guān)系。第二章高分子的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)重點(diǎn)掌握內(nèi)聚能密度的概念，內(nèi)聚能密度大小與分子間作用力之間的關(guān)系；結(jié)晶度的概念、測(cè)定方法和計(jì)算方法；取向和解取向的概念、機(jī)理以及取向?qū)Ω呔畚镄阅艿挠绊?。難點(diǎn)正確理解和掌握聚合物的取向和解取向的概念、聚合物的結(jié)晶態(tài)和取向態(tài)之間的區(qū)別。理解晶態(tài)、

2、非晶態(tài)和液晶態(tài)高聚物的結(jié)構(gòu)。物質(zhì)的聚集態(tài)聚集態(tài)（Condensstate）是從分子熱運(yùn)動(dòng)和力學(xué)狀態(tài)來(lái)區(qū)分的物質(zhì)的物理狀態(tài)氣態(tài)液態(tài)固態(tài)相態(tài)（Phasestate）是從熱力學(xué)和結(jié)構(gòu)特征來(lái)區(qū)分的物質(zhì)的熱力學(xué)狀態(tài)晶相：遠(yuǎn)程、近程都有序液相：遠(yuǎn)程無(wú)序、近程有序氣相：遠(yuǎn)程、近程都無(wú)序小分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)小分子的三個(gè)基本相態(tài)：晶態(tài)——固體物質(zhì)內(nèi)部的質(zhì)點(diǎn)既近程有序，又遠(yuǎn)程有序（三維）。液態(tài)——物質(zhì)質(zhì)點(diǎn)只是近程有序，而遠(yuǎn)程無(wú)序。氣態(tài)——分子間的幾何排列既近程無(wú)序，又遠(yuǎn)程無(wú)序。小分子的兩個(gè)過(guò)渡態(tài)：玻璃態(tài)——是過(guò)冷的液體，具有一定形狀和體積，看起來(lái)是固體，但它具有液體的結(jié)構(gòu)，不是遠(yuǎn)程有序的，因?yàn)闇囟鹊停肿舆\(yùn)動(dòng)被凍

3、結(jié)。分子在某一位置上定居的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于我們的觀察時(shí)間。因而覺(jué)察不到分子的運(yùn)動(dòng)（古代歐洲教堂的玻璃上薄下厚）。液晶——這是一個(gè)過(guò)渡態(tài)，它是一種排列相當(dāng)有序的液態(tài)。是從各向異性的晶態(tài)過(guò)渡到各向同性的液體之間的過(guò)渡態(tài)，它一般由較長(zhǎng)的剛性分子形成。高聚物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)除了沒(méi)有氣態(tài)，幾乎小分子所有的物態(tài)它都存在，只不過(guò)要復(fù)雜得多。（晶態(tài)，液態(tài)，玻璃態(tài)，液晶態(tài)等。）注意！高聚物無(wú)氣態(tài)，這是因?yàn)楦呔畚锏姆肿恿亢艽?，分子間作用力很大，此分子間作用力大于分子中化學(xué)鍵的鍵能，高聚物在氣化以前早已分解了，所以無(wú)氣態(tài)。因而研究單個(gè)高分子的行為都是在稀溶液中進(jìn)行的。聚合物的聚集態(tài)：指高聚物內(nèi)部高分子鏈之間的幾何排列和堆

4、砌結(jié)構(gòu)，又稱為超分子結(jié)構(gòu)。聚合物晶態(tài)（晶相）非晶態(tài)（液相）玻璃態(tài)橡膠態(tài)粘流態(tài)固態(tài)液態(tài)取向態(tài)液晶態(tài)織態(tài)高聚物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)由什么決定？（1）高聚物鏈的近程結(jié)構(gòu)與遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)（2）高聚物的成型加工條件如PET緩慢冷卻時(shí)制品是脆性的，而迅速冷卻并雙軸拉伸的薄膜的韌性非常好。如PE、PP結(jié)晶而乙丙橡膠卻是非晶全同立構(gòu)的PP與無(wú)規(guī)立構(gòu)的PP結(jié)晶性的差異高分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)直接影響材料性能的因素，經(jīng)驗(yàn)證明：即使有同樣鏈結(jié)構(gòu)的同一種高聚物，由于加工成型條件不同，制品性能也有很大差別。例如：緩慢冷卻的PET（滌綸片）是脆性的；迅速冷卻，雙軸拉伸的PET（滌綸薄膜）是韌性很好的材料。高分子鏈結(jié)構(gòu)高分子凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)聚合物的

5、基本性能特點(diǎn)直接決定材料的性能高分子材料的成型條件第一節(jié)高聚物分子間作用力高聚物無(wú)氣態(tài)物質(zhì)只有在破壞掉其分子間力時(shí)才會(huì)變?yōu)闅鈶B(tài)，高聚物氣化所需的能量》破壞化學(xué)鍵所需的能量不可能用蒸餾的方法來(lái)純化聚合物高分子間相互作用能》共價(jià)鍵鍵能小分子間相互作用能<共價(jià)鍵鍵能以上各種分子間作用力共同起作用才使相同或不同分子聚集成聚合物；而聚合物的一些特性，如沸點(diǎn)、熔點(diǎn)、氣化點(diǎn)、熔融熱、溶解度、粘度和強(qiáng)度都受到分子間作用力的影響；因?yàn)榉肿娱g作用力與分子量有關(guān)，而高分子的分子量一般都很大，致使分子間的作用力的加和超過(guò)化學(xué)鍵的鍵能，所以一般聚合物不存在氣態(tài)。所以我們不能用單一作用能來(lái)表示高分子鏈間的相互作用能，而

6、用宏觀量：五、分子間作用力的表征內(nèi)聚能內(nèi)聚能密度內(nèi)聚能?E（cohesiveenergy）：把1mol的液體或固體分子移到其分子引力范圍之外所需要的能量。?E=?Hv-RT?Hv－－摩爾蒸發(fā)熱RT－－轉(zhuǎn)化為氣體所做的膨脹功克服分子間的相互作用內(nèi)聚能密度CED（cohesiveenergydensity）：?jiǎn)挝惑w積的內(nèi)聚能CED=?E/VmVm－－摩爾體積CED越大，分子間作用力越大；CED越小，分子間作用力越小當(dāng)CED<290J/m3,非極性聚合物分子間主要是色散力，較弱；再加上分子鏈的柔順好，使這些材料易于變形實(shí)于彈性－－rubber當(dāng)CED>420J/m3,分子鏈上含有強(qiáng)的極性基團(tuán)或者形

7、成氫鍵，因此分子間作用力大，機(jī)械強(qiáng)度好，耐熱性好，再加上分子鏈結(jié)構(gòu)規(guī)整，易于結(jié)晶取向－－fiber當(dāng)CED在290~420J/m3,分子間作用力適中－－plasticCED的求算方法最大溶脹比法最大極性粘度法高聚物內(nèi)聚能密度高聚物內(nèi)聚能密度J/cm3Cal/cm3J/cm3Cal/cm3聚乙烯25962聚甲基丙烯酸甲酯34783聚異丁烯27265聚乙酸乙烯酯36888天然橡膠28067聚氯乙烯38191聚丁二