高分子物理期中考試

1、南昌大學 20092010學年第一學期期中考試試卷課程編號：H課程名稱： 高分子物理 考試形式： 開卷適用班級：12級高分子 姓名： 方 倩 學號： 班級： 高分子122班 學院： 材料科學與工程 專業(yè)： 高分子材料與工程 考試日期： 2014-10-29 課程綜述請對高分子鏈結構和高分子溶液理論兩部分章節(jié)進行課程總結，要求對高分子鏈結構特點、量化表征、結晶熱力學和動力學、液晶態(tài)結構、取向態(tài)結構及表征；高分子稀溶液、亞濃溶液、濃溶液熱力學理論和相平衡等進行詳細摘要，不低于2000字。課程綜述：經(jīng)過近兩個月的努力和拼搏，對于高分子物理這門課，高分子鏈結構和高分子溶液理論這兩章的課程學習已經(jīng)結束。

2、在課后認真的復習后，對于這兩章的內容進行了詳細的概括和總結，以及平時學習過程中的問題及感受。高物這門課帶給我太多的意外和驚喜，關乎生活中的很多方面，有生活常識相關知識，有學習其他學科可以借鑒的內容，還有很多科技原理，學習高分子物理這門課，讓我在知識的海洋里盡情遨游，雖然這門課有點難，不太容易弄懂，但是我會盡我自己最大的努力，相信自己可以完成的很優(yōu)秀。在學習過程中，除了牢固掌握學科成熟的基礎理論，同時更多的了解學科前沿。這門學科的知識體系形成較晚，而且發(fā)展速度較快，一方面通過課堂教學了解學科前沿，另一方面，要重視參考書和參考資料的閱讀，擴大知識面。通過緊張有序的學習，交流、研討、評論等對這次課程

3、有了全新的認識，對之前的一些疑惑和迷茫有了深刻的答案讓我難忘，不僅使我更系統(tǒng)的把握新課程，讓我仿佛身臨其境，專題學習，互相評論，互相討論，集眾師之見，使我的眼界得以開闊。 首先，第一章是高分子的鏈結構，總體介紹了高分子聚合物的化學組成、序列結構和構型等，隨后又詳細介紹了高分子的構象等相關內容。1. 高分子鏈結構特點高分子鏈的結構包括近程結構（構單元的化學組成、結構單元的構型、分子鏈的構造、共聚物的序列結構等）。又分為兩個級別：一級結構即遠程結構（高分子鏈的形態(tài)、(構象)、高分子的大小、(分子量及分布) 而二級結構聚集態(tài)結構，包括晶態(tài)結構、非晶態(tài)結構、取向態(tài)結構、液晶態(tài)結構、織態(tài)結構。真是讓人覺

4、得眼花繚亂了，很有意思的。然后接下來所講的構型是指由化學鍵所確定的原子在空間的幾何排列。包括順-反異構和旋光異構 。而其中的旋光異構又包括了全同異構、間同異構和無規(guī)異構。 其次，在我具體旳印象里，對于共聚物的序列結構來說，按其連接方式可分為以下統(tǒng)計型(含無規(guī))、交替型、嵌段型、接枝型高分子。下面我簡單介紹起類似的樣貌。v 無規(guī)共聚物 ABBABAAABBABv 交替共聚物 ABABABABABABv 嵌段共聚物 AAAAAABBBBBBv 接枝共聚物 第二個部分就是量化表征相關的內容了，有點難懂，大部分介紹的是高分子鏈相關的性質等等，學習過程中花費了好長時間，還算有些收獲了。2. 量化表征 可

5、以由化學法（元素分析、官能團測定等）和光譜法（紅外、紫外、核磁共振等）以及放射性的測定來得到；還可以通過分級法、凝膠滲透色譜法（GPC）、折光指數(shù)及濁度滴定法來測定。 高分子鏈的遠程結構包括高分子的大小及柔順性，高分子的大小即分子量的問題在高分子溶液中討論，本講只介紹高分子的柔順性。柔順性是高分子最重要的特性之一。這里要介紹它成因、影響因素及定量表征。 高分子鏈具有柔順性的本質是由于s單鍵的內旋轉，所以高分子的柔順性必然與s單鍵的內旋轉的難易有關。其柔順性由兩類因素決定，一是結構因素，另一類是溫度、溶劑、外力、時間等外部因素。而其中主鏈結構對高分子鏈柔順性影響很顯著：（1） 碳鏈高分子：不飽和

6、碳鏈高分子比飽和碳鏈高分子柔順；主鏈含有苯環(huán)的高分子和有共軛雙鍵的高分子柔順性差。（2） 雜鏈高分子和元素高分子：Si-O C-N C-O C-C（3） 側基側基的極性、體積和對稱性。其中極性側基極性越大，鏈的柔順性越小，極性基增多，則柔順性減小。非極性側基中當側基是柔性時，側基越長，鏈的柔性越好。側基是剛性時,側基體積增大,空間位阻效應增加,柔順性下降。(4)支化與交聯(lián)：支化和交聯(lián)使柔順性下降。(5)氫鍵及分子間作用力:如果高分子在分子內或分子間形成氫鍵，則分子鏈的剛性增加。(6)共聚物結構:其中立體構型影響結構性，從而影響鏈在聚集態(tài)下的活動能力。 介紹了這兒么多，感覺接下來的內容會更重要，

7、也會更加難懂了，下面是高分子鏈的末端距及旋轉半徑的計算方法： 末端距 高分子鏈的一端到另一端的距離（矢量）。均方末端距末端距平方的平均值。均方旋轉半徑從高分子鏈的重心到邊緣的半徑的平方的平均值。在q狀態(tài)下測量的均方旋轉半徑用表示。均方旋轉半徑是用光散射的方法測得的：在q狀態(tài)下 (1) 自由旋轉鏈的末端距當n1時，= =n l2= 2n l2 ；自由連接鏈，其均方末端距等于： 完全伸直鏈長度均方末端距的統(tǒng)計計算法中，和兩個公式比較重要。但是感覺自己還沒有記下來，總是要看著書進行查閱。 下面的知識我翻書翻了好久，好不容易才找到一點點的，感覺老師課堂中講得有點快了，有點跟不上，索性抄了筆記，下面自己

8、在總結一下，這樣效率還不錯，繼續(xù)努力。3.結晶熱力學和動力學結晶：指物質從液態(tài)（溶液或熔融體）或蒸汽形成晶體的過程。是獲得純凈固態(tài)物質的重要方法之一。描述晶胞結構的六個參數(shù)：a，b，c，(平行六面體的三邊的長度及它們之間的夾角)。晶體七種類型：立方，四方，斜方(正交)，單斜，三斜，六方，三方(菱形)。全程結晶速度(或結晶總速度)：可用膨脹計法、光學解偏振法、差示掃描量熱法(DSC法)來測定，而影響結晶能力的因素具體如下：1、分子鏈的柔性：聚對苯二甲酸乙二酯的結晶能力要比脂肪族聚酯低 ；2、 支化：高壓聚乙烯由于支化，其結晶能力要低于低壓法制得的線性聚乙烯 ；3、交聯(lián)：輕度交聯(lián)聚合物尚能結晶，高

9、度交聯(lián)則完全失去結晶能力；4、分子間力：分子間的作用力大，會使分子鏈柔性下降，從而影響結晶能力；但分子間形成氫鍵時，則有利于晶體結構的穩(wěn)定。5：鏈的對稱性和規(guī)整性。Avrami方程即阿弗拉密方程，它是描述結晶和相固態(tài)變中轉變動力學的唯象方程。=1-exp（-ktn) 式中：一定溫度下，時間t時的結晶率；n阿弗拉密指數(shù)，與相變機制相關，一般在14范圍內取值；k常數(shù)。 結晶一直是這學期的難點了，成型加工、聚合物性能等好多專業(yè)課都會講到，所以是特別重要的，我的具體總結有下面這些知識點：4. 液晶態(tài)結構、取向態(tài)結構及表征高聚物液晶態(tài)是介乎高聚物液態(tài)（溶液或熔體）和晶態(tài)之間的一種中間狀態(tài)，稱為中介相。它

10、既具有液態(tài)的流動性，又具有晶態(tài)的各向異性。（1）按分子排列方式分為近晶型、向列型和膽甾型，它們存在一維至二維的有序結構。（2）按生成方式分為熱致性液晶和溶致性液晶，前者通過加熱在一定溫度范圍內（從Tm到清亮點）得到有序熔體，后者在純物質中不存在液晶相，只有在高于一定濃度的溶液中才能得到。（3）按介晶元在分子鏈中的位置可分為主鏈型液晶和側鏈型液晶。液晶有特殊的黏度性質，在高濃度下仍有低黏度，利用這種性質進行“液晶紡絲”，不僅極大改善了紡絲工藝，而且其產(chǎn)品具有超高強度和超高模量，最著名的是稱為凱夫拉（kevlar）纖維的芳香尼龍。高聚物的取向態(tài)結構是指無論結晶或非晶高聚物，在外場作用下（如拉伸力）

11、均可發(fā)生取向（orientation）。取向程度用取向函數(shù) 表示如下：F=1/2(3cos²-1) 式中為取向的方向與分子鏈主軸之間的角度 ；未取向時，大分子鏈和鏈段的排列是隨機的，因而呈現(xiàn)各向同性，取向后，由于在取向方向上原子之間的作用力以化學鍵為主，而在與之垂直的方向上，原子之間的作用力以范德華力為主，因而呈現(xiàn)各向異性。由此使材料在力學、光學和熱學性能上取向前后產(chǎn)生顯著差別。力學性能：抗張強度及繞曲疲勞強度在取向方向上大大增加，而與其垂直的方向上降低；光學性能：雙折射現(xiàn)象；熱學性能：Tg增加，對結晶聚合物密度和結晶度增加。5. 高分子稀溶液、亞濃溶液、濃溶液熱力學理論 高聚物溶液

12、從廣義上包括稀溶液（1%）、濃溶液（紡絲液、油漆等）、 凍膠、凝膠、增塑高分子、共混高分子等其間的分界濃度如下所示：高分子極稀溶液 稀溶液 亞濃溶液 濃溶液 極濃溶液和熔體 名稱：動態(tài)接觸濃度 接觸濃度 纏結濃度 -濃度范圍： 10-2% 10-1% 0.5-10% 10溶劑的選則: 非極性體系 PS ：苯 甲苯 丁酮2. 溶度參數(shù)相近擇原則 (1) 極性相近原原則: =(E/V)1/2； Gm=Hm-TSm0,Sm0,則 HmTSm，Hm-TSm0對于混合溶劑 =AA+2B 3. 溶劑化原則 如PAN-26（=31.5） 不溶于乙醇（=26) ，而能溶于甲基甲酰胺因為CC(CN) 和CH3C

13、H2(OH) 都是親電基 4.高分子稀溶液熱力學理想溶液性質Smi=-k(N1lnx1+N2lnx2)Hmi=oGmi=RT(n1lnx1+n2lnx2)高分子稀溶液(Flory-Huggin理論) 假設(1) 等幾率 每個溶劑分子和鏈段占有格子的幾率相同 (2)等構象能思路: GSm=? Hm=?6. 高分子溶劑的相平衡高分子溶液的狀態(tài)是一個重要的參考狀態(tài)。定義：當一定溫度下高分子-溶劑相互作用參數(shù)，致使“超額化學位變化”，這種溶液狀態(tài)稱狀態(tài)，該溫度稱溫度，溶劑稱溶劑。對于特定聚合物，當溶劑選定后，可以通過改變溫度以滿足條件；或溶解溫度確定，可以改變溶劑品種（改變）以達到狀態(tài)。溫度升高降低。

14、當溫度高于溫度時，有，。此時由于鏈段-溶劑間相互作用，大于溶劑-溶劑、鏈段-鏈段相互作用而使大分子鏈舒展，排斥體積增大，高分子溶液比理想溶液更易于溶解。稱此時的溶劑為良溶劑，T高出溫度越多，溶劑性能越良。當溫度低于溫度，。此時大分子鏈段間彼此吸引力大，高分子溶解性能變差。稱此時的溶劑為不良溶劑，T低于溫度越多，溶解性越差，直至聚合物從溶液中析出、分離。偏摩爾自由能定義：在一定的溫度、壓力和濃度下，向溶液中再加入1摩爾溶劑（或溶質），體系自由能的改變稱為該溫度、壓力和濃度下溶劑（或溶質）的偏摩爾自由能（又稱化學位）。加入溶劑時，由于所加入的溶劑與原來溶液中的溶劑無法區(qū)別，因而這也是原來溶液中溶劑

15、對自由能的貢獻。加入溶劑后體系的濃度稀釋，因此溶劑的偏摩爾自由能又稱作稀釋自由能，記為。稀釋自由能是一個重要的熱力學參數(shù)，高分子溶液的許多性質，諸如滲透壓，溶液沸點升高或冰點降低等都與稀釋自由能有關。高分子溶液的稀釋自由能等于溶劑在溶液中的化學位與純溶劑化學位的差值，即若溶液很稀，21，則有：括號中第二項表示高分子溶液與理想（小分子）溶液相比多出的部分，反映了高分子溶液的非理想狀態(tài)，稱溶劑的“超額化學位變化”， 通過這兩章的學習，感覺離高分子物理的距離又近了一步，不再是以前的云里霧里，也不會像以前一樣總覺的很難，至于高分子物理的學習方法，我相信沒有最好，只有更好，要找到適合于自己的學習方法，就像現(xiàn)在考研一樣，選擇適合于自己的輔導書才是最好的輔導書。我不是很聰明，但我知道“笨鳥先飛”，在此我做以簡單歸納：做好準備，提前預習，這樣在課堂上能夠比較順利的跟上老師的節(jié)奏，取得更好的聽課效果；認真聽講，做好記錄，隨堂記錄筆記有助于集中注意聽課，并且在期末備考的時候，可以有所側重，減少盲目性；定期復習，注意交流，要避免