高分子物理知识点总结
高分子物理知识点总结
高分子物理是研究高分子物质物理性质的科学。下面学习啦小编给你分享高分子物理知识点总结，欢迎阅读。
高分子物理知识点总结
高分子链的构型有旋光异构和几何异构两种类型。
旋光异构是由于主链中的不对称碳原子形成的，有全同、间同和无规三种不同的异构体(其中，高聚物中全同立构和间同立构的总的百分数称为等规度。)。
全同(或等规)立构：取代基全部处于主链平面的一侧或者说高分子全部由一种旋光异构单元键接而成 间同立构：取代基相间地分布于主链平面的两侧或者说两种旋光异构单元交替键接
无规立构：取代基在平面两侧作不规则分布或者说两种旋光异构单元完全无规键接
几何异构是由于主链中存在双键而形成的，有顺式和反式两种异构体。
构象：原子或原子基团围绕单键内旋转而产生的空间分布。
链段：把若干个键组成的一段链作为一个独立运动的单元
链节(又称为重复单元)：聚合物中组成和结构相同的最小单位
高分子可以分为线性、支化和交联三种类型。其中支化高分子的性质与线性高分子相似，可以溶解，加热可以熔化。但由于支化破坏了高分子链的规整性，其结晶能力大大降低，因此支化高分子的结晶度、密度、熔点、硬度和拉伸强度等，都较相应的线性高分子的低。
交联高分子是指高分子链之间通过化学键形成的三维空间网络结构，交联高分子不能溶解，只能溶胀，加热也不能熔融。
高分子链的构象就是由单键内旋转而形成的分子在空间的不同形态。
单键的内旋转是导致高分子链呈卷曲构象的根本原因，内旋转越自由，卷曲的趋势就越大。 这种不规则的卷曲的高分子构象称为无规线团。
高分子链的内旋转并不是完全自由的，有键角和空间位阻的限制。
自由结合链的内旋转没有键角和位垒限制;自由旋转链有键角限制，但没有空间位阻的限制。 自由结合链和自由旋转链都是假想的理想链，实际中是不存在的。
实际的高分子链既不是自由结合链，也不是自由旋转链，但可以看作是一个等效的自由结合链。
柔顺性：高分子链能够改变其构象的性质
末端距：线性高分子的一端到另一端的距离
内聚能：克服分子间的作用力，把1mol液体或者固体移到其分子间的引力范围之外所需要的能量(单位体积内的内聚能则称为内聚能密度)
聚合物在不同的条件下结晶，可以形成不同的形态。
聚合物的单晶一般只能在极稀溶液中(浓度小于0.1%)缓慢结晶才能形成。
在不存在应力或流动的情况下，当结晶性的高聚物从浓溶液中析出，或从熔体中冷却结晶时，倾向于生成球晶(球晶在正交偏光显微镜下观察，呈特有的黑十字消光图案)。
高分子链在晶体中的构象由等同规则和能量最低原理决定，可采取螺旋链或平面锯齿链构象。
高分子链的结构对其结晶能力有重要的影响。
高分子链的对称性越高，越容易结晶;等规度越高，结晶能力越强(反式异构体的结晶能力要高于顺式异构体)。一般而言，分子链越柔顺，结晶能力越强;但是柔顺性太好时，反而不能结晶;支化和交联都会使结晶能力下降。
高聚物的结晶过程，包括晶核的形成和晶粒的成长两个步骤。成核的方式有均相成核和异相成核。聚合物总的结晶速度是由成核速度和结晶生长速度共同决定的;而总的结晶速度可以用膨胀计法、光学解偏振法、示差扫描量热法等测定(结晶度可以用密度法和DSC等方法进行测定)。
聚合物的等温结晶过程可以用Avrami方程来描述，Avrami指数n等于晶体生长的空间维数与成核过程的时间维数之和。
聚合物通常在玻璃化温度以上，熔点以下的温度范围内结晶，温度对结晶速率具有决定性的影响。
熔限：从聚合物结晶开始熔化到熔化完全的温度范围
熔点：即聚合物完全熔化时的温度
取向：聚合物在某种外力作用下，分子链、链段和结晶聚合物中的晶粒等结构单元沿着外力方向择优排列
液晶态：兼有液体和晶体部分性质的过渡状态
高分子物理简单题及答案
1. 简述聚合物的分子运动特点。
答：聚合物的分子运动的特点是：a、运动单元具有多重性。聚合物的运动单元可以是侧基、支链、链节、链段和整个分子等。B、高分子热运动是一个松弛过程。在一定的外界条件下，聚合物从一种平衡状态通过热运动达到与外界条件相适应的新的平衡态，这个过程不是瞬间完成的，需要一定的时间。C、高分子热运动与温度有关。随着温度的升高，高分子运动的松弛时间缩短。
2. 试用自由体积理论解释聚合物的玻璃化转变。
答：根据自由体积理论，液体或固体物质的体积是由两部分组成的：一部分是被分子占据的体积，称为已占体积，另一部分是未被占据的以“孔穴“形式分散于整个物质之中的自由体积。正是由于自由体积的存在，分子链才可能通过转动和位移而调整构象。自由体积理论认为，当高聚物冷却时，起先自由体积逐渐减少，到某一温度时，自由体积将达到最低值，这时高聚物进入玻璃态。在玻璃态下，由于链段运动被冻结，自由体积也被冻结，并保持一恒定值。因此，对任何高聚物，玻璃化温度就是自由体积达到某一临界值时的温度，高聚物的玻璃态可视为等自由体积状态。
3. 何谓玻璃化转变温度?简述一种测量聚合物玻璃化转变温度的方法。
答：聚合物玻璃态与高弹态之间的转变即为玻璃化转变，对应的转变温度为玻璃化转变温度。
玻璃化转变温度可以用差热分析测量，其基本原理是在等速升温的条件下，连续测定被测试样与惰性基准物之间的温度差ΔT，并以ΔT对试样温度T作图，即得差热曲线，曲线上出现一台阶，台阶处所对应的温度即为玻璃化温度。
4. 试从分子运动的观点说明非晶态聚合物的三种力学状态和两种转变。
答：在玻璃态下(实际温度小于玻璃化温度)，由于温度较低，分子运动的能量很低，不，足以克服主链内旋转的位垒，因此不足以激发起链段的运动，链段处于被冻结的状态，只有那些较小的运动单元，如侧基、支链和小支链能运动。当受到外力时，由于链段运动被冻结，只能使主链的键长和键角有微小的改变，形变是很小的。当外力除去后，形变能立刻回复。
随着温度的升高，分子热运动的能量增加，当达到某一温度(即玻璃化温度)时，链段运动被激发，聚合物进入高弹态。在高弹态下(实际温度大于玻璃化温度)，链段可以通过单键的内旋转和链段的运动不断地改变构象，但整个分子仍然不能运动。当受到外力时，分子链可以从蜷曲状态变为伸直状态，因而可发生较大形变。
温度继续升高(实际温度大于黏流温度)，整个分子链也开始运动，聚合物进入黏流态。这时高聚物在外力作用下便发生黏性流动，它是整个分子链相互滑动的宏观表现。外力除去后，形变不能自发回复。
玻璃化转变就是链段由运动到冻结的转变;流动转变是整个分子链由冻结到运动的转变。
5. 试述升、降温速率对聚合物玻璃化转变温度的影响。
答：升温(或降温)速率加快，测得的玻璃化温度向高温方向移动;
反之，升温(或降温)速率减慢，测得的聚合物的玻璃化温度向低温方向移动。
6. 试述温度和剪切速率对聚合物剪切黏度的影响，并讨论不同柔性的聚合物的剪切黏度对温度和剪切速率的依赖性差异。
答：聚合物的剪切黏度随温度的升高而降低。在通常的剪切速率范围内，聚合物的剪切黏度也是随剪切速率的增大而降低的。只有在极低的(接近于零)和极高(趋于无穷大)的剪切速率下，聚合物的黏度才不随剪切速率的变化而变化。
不同柔性聚合物的剪切黏度对温度和剪切速率的依赖性是不同的：柔性的高分子链在剪切力的作用下容易沿外力方向取向，使黏度明显下降;而刚性高分子则下降得很不明显。
刚性高分子的黏流活化能大，其剪切黏度对温度极为敏感，随着温度的升高，剪切黏度明显下降;而柔性高分子的黏流活化能小，其剪切黏度随温度的变化较小。
7. 试述影响聚合物黏流温度的结构因素。
答：影响聚合物黏流温度的结构因素有：
A、 高分子链的柔性。高分子链的柔性越好，链的单键内旋转越容易进行，运动单元链段就
越小，流动活化能也就越低，聚合物在较低的温度下就能实现黏性流动。因此，分子链的柔性越好，其黏流温度越低。
B、 高分子的极性。高分子的极性越大，分子间的相互作用越大，其黏流温度也越高。
C、 相对分子质量。相对分子质量越大，高分子链越长，整个分子链相对滑动时摩擦阻力就越大，需要在更高的温度下才能发生黏性流动，即黏流温度越高。
8. 试述聚合物相对分子质量对其零切黏度的影响。
答：总的来说，聚合物的零切黏度随相对分子质量的增大而增大。但在不同的相对分子质量范围，其影响的程度不一样。在零切黏度与相对分子质量的关系中，存在一个临界相对分子质量：
9. 在同一坐标轴上画出高相对分子质量(曲线1)和低相对分子质量(曲线2)的同一非晶态聚合物的温度—形变曲线，并在温度坐标轴上标出它们的玻璃化转变温度和黏流温度的大概温度
答：聚合物的相对分子质量对玻璃化温度和黏流温度的影响有所不同。
相对分子质量增加，聚合物的玻璃化温度升高，特别是当聚合物的相对分子质量较小时，这种趋势更为明显。但是当相对分子质量超过一定程度后，特别是在聚合物的相对分子质量范围内，玻璃化温度的增加就不明显了。而黏流温度则是随相对分子质量的增加而持续升高的。而高相对分子质量样品的黏流温度高于低相对分子质量样品，因此其高弹态区域要宽一些。