聚合物的分子間作用力與凝聚態(tài)

1、Intermolecular Force 分子間的作用力包括分子間的作用力包括范德華力范德華力和和氫鍵氫鍵。這。這種作用力雖然比化學(xué)鍵要小得多，但它對(duì)物質(zhì)種作用力雖然比化學(xué)鍵要小得多，但它對(duì)物質(zhì)的的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、粘度、熔解熱熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、粘度、熔解熱等許多物理化學(xué)等許多物理化學(xué)性質(zhì)都有十分重要的影響。性質(zhì)都有十分重要的影響。 聚合物分子因其聚合物分子因其分子量大分子量大及及長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)使得使得分子間的作用力非常大甚至超過(guò)化學(xué)鍵，這種分子間的作用力非常大甚至超過(guò)化學(xué)鍵，這種作用力的大小對(duì)分子的作用力的大小對(duì)分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)聚集態(tài)結(jié)構(gòu)具有重要的具有重要的作用。作用。范范德德華華 力力 一、一、范德

2、華力范德華力靜電力靜電力 誘導(dǎo)力誘導(dǎo)力色散力色散力 特點(diǎn)：沒(méi)有飽和性和方向性特點(diǎn)：沒(méi)有飽和性和方向性 。1. 靜電力靜電力 靜電力是發(fā)生在靜電力是發(fā)生在極性極性分子間的相互作用力，分子間的相互作用力，是由極性基團(tuán)的永久偶極之間相互作用引起的。是由極性基團(tuán)的永久偶極之間相互作用引起的。 靜電力的大小與偶極矩的大小及其靜電力的大小與偶極矩的大小及其定向程度定向程度有關(guān)。有關(guān)。 定向程度高則靜電力大，而熱運(yùn)動(dòng)往往使偶定向程度高則靜電力大，而熱運(yùn)動(dòng)往往使偶極的定向程度降低，所以隨溫度的升高，靜電力極的定向程度降低，所以隨溫度的升高，靜電力減小。減小。 靜電力的作用能量一般在靜電力的作用能量一般在132

3、1KJ/mol。極性高極性高分子中（如分子中（如PVC），分子間作用力主要是靜電力。），分子間作用力主要是靜電力。 2. 誘導(dǎo)力誘導(dǎo)力 誘導(dǎo)力是極性分子永久偶極與它在其它分子上引誘導(dǎo)力是極性分子永久偶極與它在其它分子上引起的誘導(dǎo)偶極之間的相互作用力。起的誘導(dǎo)偶極之間的相互作用力。 誘導(dǎo)力不僅存在于極性誘導(dǎo)力不僅存在于極性- -極性分子之間，也存在于極極性分子之間，也存在于極性性- -非極性分子之間。非極性分子之間。誘導(dǎo)力的作用能量一般在誘導(dǎo)力的作用能量一般在612KJ/mol。3. 色散力色散力 色散力分子瞬時(shí)偶極之間的相互作用力，它存色散力分子瞬時(shí)偶極之間的相互作用力，它存在于一切極性和非極

4、性分子中。在于一切極性和非極性分子中。 色散力色散力的作用能量一般在的作用能量一般在0.88KJ/mol，在一般在一般非極性高分子（如非極性高分子（如PE、PP等）中，其分子間作用力等）中，其分子間作用力主要是色散力主要是色散力 。二、二、氫鍵氫鍵 氫鍵是極性很強(qiáng)的氫鍵是極性很強(qiáng)的XH鍵上的氫原子，與另外鍵上的氫原子，與另外一個(gè)鍵上電負(fù)性很大的原子一個(gè)鍵上電負(fù)性很大的原子Y上的孤對(duì)電子相互吸引而上的孤對(duì)電子相互吸引而形成的一種鍵。形成的一種鍵。XHY。氫鍵既有方向性也有氫鍵既有方向性也有飽和性。飽和性。 氫氫鍵鍵分子間氫鍵分子間氫鍵 (如聚酰胺如聚酰胺)分子內(nèi)氫鍵分子內(nèi)氫鍵( (如纖維素如纖維

5、素) )三、三、內(nèi)聚能密度內(nèi)聚能密度 高分子化合物，由于其分子量大，分子鏈比高分子化合物，由于其分子量大，分子鏈比較長(zhǎng)，因此其分子間作用力是很大的，甚至可超過(guò)較長(zhǎng)，因此其分子間作用力是很大的，甚至可超過(guò)化學(xué)鍵的鍵能?；瘜W(xué)鍵的鍵能。 1. 內(nèi)聚能內(nèi)聚能 內(nèi)聚能定義為克服分子間作用力，把內(nèi)聚能定義為克服分子間作用力，把1mol凝聚體凝聚體（液、固分子）汽化所需要的能量（液、固分子）汽化所需要的能量 。E=Hv-RT （1） 內(nèi)聚能密度內(nèi)聚能密度（CED）是指單位體積的內(nèi)聚能。是指單位體積的內(nèi)聚能。CED的大小反應(yīng)了分子間作用力的大小。的大小反應(yīng)了分子間作用力的大小。 2. 內(nèi)聚能密度內(nèi)聚能密度 V

6、ECED高聚物高聚物CEDCED高聚物高聚物CEDCED兆焦兆焦/ /米米3 3卡卡/ /厘米厘米3 3兆焦兆焦/ /米米3 3卡卡/ /厘米厘米3 3聚乙烯聚乙烯2592596262聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯3473478383聚異丁烯聚異丁烯2722726565聚醋酸乙烯酯聚醋酸乙烯酯3683688888天然橡膠天然橡膠2802806767聚氯乙烯聚氯乙烯3813819191聚丁二烯聚丁二烯2762766666聚對(duì)苯二甲酸乙二酯聚對(duì)苯二甲酸乙二酯477477114114丁苯橡膠丁苯橡膠2762766666尼龍尼龍6666774774185185聚苯乙烯聚苯乙烯3053057373聚丙烯腈聚丙烯腈992992237237表表1 線型高聚物的內(nèi)聚能密度線型高聚物的內(nèi)聚能密度（1）CED 420 MJ/m3的高聚物的高聚物（3）290 CED 420之間的高聚物之間的高聚物 分子間作用力的