高分子材料與工程專業(yè)英語課文翻譯精品文檔

1、UNIT 1 What are Polymer?什么是高聚物？首先， 他們是合成物和大分子， 而且不同于低分子化合物，譬如說普通的鹽。與低分子化合物不同的是， 普通鹽的分子量僅僅是 58.5 ,而高聚物的分子量高于 10 5, 甚至大于10 6。這些大分子或“高分子”由許多小分子組成。小分子相互結合形成大分子， 大分子能夠是一種或多種化合物。舉例說明，想象一組大小相同并由相同的材料制成的環(huán)。當這些環(huán)相互連接起來，可以把形成的鏈看成是具有同種分子量化合物組成的高聚物。另一方面，獨特的環(huán)可以大小不同、材料不同，相連接后形成具有不同分子量化合物組成的聚合物。許多單元相連接給予了聚合物一個名稱，pol

2、y意味著“多、聚、重復” ，mer意味著“鏈節(jié)、基體”（希臘語中）。例如：稱為丁二烯的氣態(tài)化合物，分子量為54,化合將近4000次，得到分子量大約為 200000被稱作聚丁二烯（合成橡膠）的高聚物。形成高聚物 的低分子化合物稱為單體。下面簡單地描述一下形成過程：因而能夠看到分子量僅為 54的小分子物質（單體）如何逐漸形成分子量為200000的大分子（高聚物）。實質上，正是由于聚合物的巨大的分子尺寸才使其性能不同于象苯這 樣的一般化合物。例如，固態(tài)苯，在5.5 C熔融成液態(tài)苯，進一步加熱，煮沸成氣態(tài)苯。與這類簡單化合物明確的行為相比，像聚乙烯這樣的聚合物不能在某一特定的溫度快速地熔融 成純凈的液

3、體。而聚合物變得越來越軟，最終，變成十分粘稠的聚合物熔融體。將這種熱而粘稠的聚合物熔融體進一步加熱，不會轉變成各種氣體，但它不再是聚乙烯（如圖1.1）。發(fā)現(xiàn)另一種不同的聚合物行為和低分子量化合物行為是關于溶解過程。例如，讓我們研究一下，將氯化鈉慢慢地添加到固定量的水中。鹽，代表一種低分子量化合物，在水中達到點（叫飽和點）溶解，但，此后，進一步添加鹽不進入溶液中卻沉到底部而保持原有的 固體狀態(tài)。飽和鹽溶液的粘度與水的粘度不是十分不同，但是，如果我們用聚合物替代，譬聚乙烯醇顆粒首先如說，將聚乙烯醇添加到固定量的水中，聚合物不是馬上進入到溶液中。聚乙烯醇顆粒首先吸水溶脹，發(fā)生形變，經(jīng)過很長的時間以后

4、進入到溶液中。同樣地，我們可以將大量的聚合物加入到同樣量的水中，不存在飽和點。將越來越多的聚合物加入水中， 認為聚合物溶解的 時間明顯地增加，最終呈現(xiàn)柔軟像面團一樣粘稠的混合物。另一個特點是，在水中聚乙烯醇不會像過量的氯化鈉在飽和鹽溶液中那樣能保持其初始的粉末狀態(tài)。總之，我們可以講（1）聚乙烯醇的溶解需要很長時間，（2）不存在飽和點，（3）粘度的增加是典型聚合物溶于溶液中的特性，這些特性主要歸因于聚合物大分子的尺寸。如圖1.2說明了低分子量化合物和聚合物的溶解行為。UNIT 2 Chain Polymerization第二單元鏈式聚合反應Staudinger 第一個發(fā)現(xiàn)一例現(xiàn)象，許多烯煌和不飽

5、和烯煌通過打開雙鍵可以形成鏈式大分子。二烯煌以同樣的方式聚合，然而，僅限于兩個雙鍵中的一個。這類反應是通過單體分子首先加成到引發(fā)劑自由基或引發(fā)劑離子上而進行的，靠這些反應活性中心由引發(fā)劑轉移到被加成的單體上。以同樣的方式，借助于鏈式反應，單體分子一個接一個地被加成（每秒200020000個單體）直到活性中心通過不同的反應類型而終止。聚合反應是鏈式反應 的原因有兩種：因為反應動力學和因為作為反應產(chǎn)物它是一種鏈式分子。鏈分子的長度與動力學鏈長成正比。鏈式反應可以概括為以下過程（ R 相當與引發(fā)劑自由基）：略因而通過上述過程由氯乙烯得到聚氯乙烯，或由苯乙烯獲得聚苯乙烯，或乙烯獲得聚乙烯，借助于聚合度

6、估算的分子鏈長，在一個大范圍內(nèi)可以通過選擇適宜的反應條件被改變。通常，通過大量地制備和利用聚合物，聚合度在10005000范圍內(nèi)，但在許多情況下可500 ,或 1000 ,或低于500500 ,或 1000 ,或5000個單體單元組成。在幾乎所有的事例中，聚合物材料由不同聚合度的聚合物分子的混合物組成。聚合反應，鏈式反應，依照與眾所周知的氯（氣）-氫（氣）反應和光氣的分解機理進行。雙鍵活化過程的引發(fā)劑反應，可以通過熱、輻射、超聲波或引發(fā)劑產(chǎn)生。用自由基型或離子型引發(fā)劑引發(fā)鏈式反應可以很清楚地進行觀察。這些是高能態(tài)的化合物，它們能夠加成不飽和化合物（單體）并保持自由基或離子活性中心以致單體可以以

7、同樣的方式進一步加成。對于增長反應的各個步驟，每一步僅需要相當少的活化能，因此通過一步簡單的活化反應（即引發(fā)反應）即可將許多烯類單體分子轉化成聚合物，這正如連鎖反應這個術語的內(nèi)涵那樣。因為少量的引發(fā)劑引發(fā)形成大量的聚合物原料（1: 10001 : 10000 ）,從表面上看聚合反應很可能是催化反應。由于這個原因，通常把聚合反應的引發(fā)劑看作是聚合反應的引發(fā)劑，但是，嚴格地講它們不是真正意義上的催化劑，因為聚合反應的催化劑進入到反應內(nèi)部而成為一部分，同時可以在反應產(chǎn)物，既聚合物的末端發(fā)現(xiàn)。此外離子引發(fā)劑和自由基 引發(fā)劑有的是金屬絡合物引發(fā)劑（例如，通過四氯化鈦或三氯化鈦與烷基鋁的反應可以得 到），

8、Z引發(fā)劑在聚合反應中起到了重要作用，它們催化活動的機理還不是十分清楚。UNIT 3 Step-Growth Polymerization第三單元逐步聚合許多不同的化學反應通過逐步聚合可用于合成聚合材料。這些反應包括酯化、酰胺化、 氨基甲酸酯、芳香族取代物的形成等。通過反應聚合反應在兩種不同的官能團，如，羥基和 竣基，或異氟酸酯和羥基之間。所有的逐步聚合反應根據(jù)所使用單體的類型可分為兩類。第一類涉及兩種不同的官能團單體，每一種單體僅具有一種官能團。一種多官能團單體每個分子有兩個或多個官能團。第二類涉及含有兩類官能團的單種單體。聚酰胺的合成說明了聚合反應的兩個官能團。因此聚酰胺可以由二元胺和二元酸

9、的反應或氨基酸之間的反應得到。兩種官能團之間的反應一般來說可以通過下列反應式表示反應式略聚酯化，是否在二元酸和二元醇或羥基酸分子間進行，是逐步聚合反應過程的一個例子。酯化反應出現(xiàn)在單體本體中兩個單體分子相碰撞的位置，且酯一旦形成，依靠酯上仍有活性的羥基或竣基還可以進一步進行反應。酯化的結果是單體分子很快地被消耗掉，而分子量卻沒有多少增加。圖 3.1說明了這個現(xiàn)象。例如，假定圖 3.1中的每一個方格代表一個羥基酸分子。（b）中的二聚體分子，消耗二分之一的單體分子聚合物種類的聚合度（ DP）是2。（c）中當三聚體和更多的二聚體形成，大于 80%的單體分子已反應，但DP僅僅還是2.5。（d）中當所有

10、的單體反應完，DP是4。但形成的每一種聚合物分子還有反應活性的端基；因此，聚合反應將以逐步的方式繼續(xù)進行，其每一步酯化反應的反應速率和反應機理均與初始單體的酯化作用相同。因此，分子量緩慢增加直至高水平的單體轉化率，而且分子量將繼續(xù)增加直到粘度的增加使其難以除去酯化反應的水或難以找到相互反應的端基。在A-A+B-B 的聚合反應中也可以看到，精確的當量平衡是獲得高分子量所必需的。假如存在一些但官能團雜質，由于鏈的端基失活，反應將使分子量減少。同樣，在A-B類的縮聚反應中高純度的單體是必要的，而且可以歸結高收率的反應僅是形成聚合物的實際反應，因為副反應會破壞當量平衡。UNIT 4 Ionic Pol

11、ymerization第四單元離子聚合反應離子聚合反應，與自由基聚合反應相似，也有鏈反應的機理。但是，離子聚合的動力 學明顯地不同于自由基聚合反應。（1）離子聚合的引發(fā)反應僅需要很小的活化能。因此，聚合反應的速率僅對溫度有較少的依賴性。在許多情況下離子聚合猛烈地發(fā)生甚至低于50 C （例如，苯乙烯的陰離子聚合反應在-70 C在四氫味喃中，或異丁烯的陽離子聚合在-100 C在液態(tài)乙烯中）。（2）對于離子聚合來說，不存在通過再結合反應而進行的強迫鏈終止，因為生長鏈之間不能發(fā)生鏈終止。鏈終止反應僅僅通過雜質而發(fā)生，或者說通過和某些像水、醇、酸、胺或氧這樣的化合物進行加成而發(fā)生，且一般來說（鏈終止反應

12、）可通過這樣的化合物來進行，這種化合物在中性聚合物或沒有聚合活性的離子型聚合物生成的過程中可以和活性聚合物離子進行反應。如果引發(fā)劑僅僅部分地離解，引發(fā)反應即為一個平衡反應，在出現(xiàn)平衡反應的場合，在一個方向上進行鏈引發(fā)反應，而在另一個方向上則發(fā)生鏈終止反應。通常離子聚合反應能通過酸性或堿性化合物被引發(fā)。對于陽離子聚合反應來說，BF3,AlCl 3,TiCl4和SnCl4與水、或乙醇，或叔洋鹽的絡合物提供了部分活性。正離子是產(chǎn)生 鏈引發(fā)的化合物。例如：（反應略）三乙基硼氟酸烽然而，BF3也可以與HCl、H2SO4和KHSO4引發(fā)陽離子聚合反應。陰離子聚合反應的引發(fā)劑是堿金屬和它們的有機金屬化合物，

13、例如苯基鋰、丁基鋰和三苯甲基鋰， 它們在不同的溶劑中或多或少地強烈分解。所謂的Alfin催化劑就是屬于這一類，這類催化劑是異丙醇鈉、烯丙基鈉和氯化鈉的混合物。BF3為引發(fā)劑（異丁烯為單體），證明僅在痕量水或乙醇的存在下聚合反應是可以進行的。如果消除痕量的水，單純的BF3不會引發(fā)聚合反應。按照上述反應為了能形成BF3-絡合物和引發(fā)劑離子水或乙醇是必需的。但是不應將水或乙醇描述成“助催化劑”。正與自由基聚合反應一樣，通過離子聚合反應也能制備共聚物，例如，苯乙烯 -丁二烯陰離子共聚物，或異丁烯-苯乙烯陽離子共聚物，或異丁烯 -乙烯基醍共聚物，等等。正如對 自由基型聚合已經(jīng)詳細描述過那樣，人們可以用所

14、謂的競聚率ri和r2來表征每單體對。然而，這兩個參數(shù)的實際意義不同于那些用于自由基共聚合反應的參數(shù)。UNIT 11 Reactor types第十一單元反應器類型反應器可以用許多方法分類，各自適用于特定的目的。例如， Henglein ( 1969 )基于 用于產(chǎn)生反應的能量來源，即，熱量，電化學，光化學，原子核，選擇了一種細目分類。更 多普通的細目分類是按照所存在的容器和流量的類型。1.間歇反應器間歇反應器在化學實驗室?guī)缀跏且话愕倪x擇，大多數(shù)的化學過程在那里產(chǎn)生。間歇反 應器的原理具簡單性和通用性，不管它是一支試管，一個三頸瓶， 一個高壓釜，還是一個光譜儀器的比色皿。不管反應比例，很清楚這些

15、是低產(chǎn)率設備。當要求放大反應器時，大多直截了當?shù)耐緩绞且浦烈粋€較大的間歇反應器如一個較大的大桶或罐。商業(yè)化的間歇反應器是龐大的，10萬加侖或更大。對于慢化學反應，為提高生產(chǎn)率必須增加反應器體積，而這往往導致反應器的循環(huán)周期變長，常常以天計算。制造、運輸以及其他因素限制了反應器的規(guī)模，如熱傳遞能力會限制間歇反應器的尺寸，熱交換器必須在制造廠而不是在現(xiàn)場加工。這限制了產(chǎn)率由于這間歇反應器可以被經(jīng)濟地利用。間歇反應器也必須裝料、卸料和清洗。為了加快反應這些非生產(chǎn)性的操作消耗了多于反應本身的時間，連續(xù)化過程可能更有吸引力。 2.半間歇反應器 一些反應器可以從反應混合物的不同相態(tài)中生產(chǎn)出某種產(chǎn)品。例如液

16、相反應中氣體的釋放， 或流動相反應中沉淀的生成。為了驅使反應完全， 希望繼續(xù)分離粗產(chǎn)物相。個別反應物的不同加入方式也導致半連續(xù)操作。原因我們以后討論，可希望一開始加入一種反應物以后連續(xù)加入第二種反應物。這類反應器同時具有一個間歇和一個流動的特征，像間歇反應器，適用于慢反應和低產(chǎn)率.連續(xù)流動攪拌反應器從間歇反應器到連續(xù)流動攪拌反應器是小小的一步。同樣的攪拌式容器的使用可僅僅添加管道和儲罐以提供連續(xù)進料和出料。因為連續(xù)操作可加快反應并提高產(chǎn)率。通常大多數(shù)連續(xù)流動攪拌反應器用于液相反應，例如硝化和水解，多相反應器涉及液-氣和/或液-固。例如氯化和加氫。.多級串聯(lián)連續(xù)流動攪拌反應器事實證明通過一系列多

17、級串聯(lián)連續(xù)流動攪拌反應器的混合能夠獲得高產(chǎn)率和重大的經(jīng)濟效益。再者，這種反應器容易放大，例如某種化學品的需求逐步增加時常這樣做。多級串聯(lián)連續(xù)流動攪拌反應器通常用于液相反應。.管式反應器當產(chǎn)率需要增加時，增加許多套連續(xù)攪拌式反應器變得復雜，而管式反應器變得誘人。轉化成管式反應器失去了一些通用性并要求綜合許多操作。盡管如此，管式反應器在液相反應中起著廣泛作用，例如，聚合反應，氣-液反應幾乎總是選擇連續(xù)反應器，例如，高溫裂解。采用管式反應器能夠獲得非常高的產(chǎn)率，要么增加管的直徑要么通過使用充足數(shù)量的并列管提高更大的通用性。.循環(huán)反應器循環(huán)反應器出于從一種情況到下一種情況循環(huán)變化的目的，在種類上可以是

18、間歇反應器、連續(xù)流動攪拌反應器、管式反應器等等?；氐捷^早的觀點，在節(jié)省粗原料的過程中，許多大規(guī)模的商業(yè)操作合并了一個或多個循環(huán)。這一實踐通常導致了雜質的累積，它們依次需要分離。通常不是簡單地將反應器的出料返回到入口，當然也可以這樣做。例如，在間歇反應器中反應混合物可以回收，或用泵打循環(huán)，通過熱交換器控制熱。循環(huán)反應器由于其特殊的特性在實驗室和中試車間也發(fā)現(xiàn)了應用價值。一個極端是將所有的產(chǎn)物循環(huán)（沒有凈的流出），此時循環(huán)反應器嚴格等效于全混間歇反應器。另一個極端 是沒有循環(huán)，反應器是簡單的管式類。假如有一些凈的流出但循環(huán)率很高，所有的反應器運行類似于連續(xù)流動攪拌反應器。然而反應器本身的類似于不同

19、的管式反應器。在研究和發(fā)展中循環(huán)反應器的通用性能夠開發(fā)出更大的優(yōu)點（勢）。T 14 Styrene-Butadiene Copolymer 第十四單元 丁二烯-苯乙烯共聚物 合成橡膠工業(yè)，以自由基乳液過程為基礎，在第二次世界大戰(zhàn)期間幾乎很快地形成。那時，丁苯橡膠制造的輪胎性能相當優(yōu)越，使天然橡膠在市場黯然失色。丁苯橡膠的標準制法是組分重量分數(shù)組分重量分數(shù)一烯72過硫酸鉀0.3苯乙烯25肥皂片5.0十二烷基硫醇0.5水180混合物在攪拌下 50 c加熱，每小時轉化5%6% ,在轉化率達70%75%時通過加入“終止劑”聚合反應終止，例如對苯一酚（大約0.1的重量百分含量），抑制自由基并避免過量支化

20、和微凝膠形成。未反應的丁二烯通過閃蒸去除，苯乙烯在萃取塔中通過蒸汽萃取（剝離）。在加入抗氧齊J后，例如 N-甲基-3-泰胺（1.25的重量百分含量），加入鹽水，其次加入稀釋的硫酸或硫酸鋁后乳液凝膠。凝膠碎片被洗滌、干燥并包裝裝運今天這種生產(chǎn)過程仍是膠體聚合反應的基礎。如圖14.1今天這種生產(chǎn)過程仍是膠體聚合反應的基礎。如圖14.1所示一個重要的進步是連續(xù)操作；也采用計算機模型描述。在連續(xù)操作中，苯乙烯、丁二烯、肥皂、引發(fā)劑和活化劑（一種助引發(fā)劑）用泵從儲罐通過一系列的混合反應器， 泵送流率根據(jù)末釜的轉化率控制。加入終止劑，乳液用蒸氣加熱，未反應的丁二烯被閃蒸。剩余的苯乙烯被蒸氣剝離，如圖 14

21、.1表示乳液完成。由常規(guī)丁苯制法制備的丁苯膠常稱作熱膠；冷膠通過使用一種更高活性的引發(fā)體系在5c制成。典型的配方在表 14.1中給出。5C、60%轉化率、1215 h聚合物形成。冷丁苯橡膠輪胎優(yōu)于那些熱丁苯膠。具有異常高的分子量的聚合物（因此采用常規(guī)的工廠設備由于太粘稠而難以加工）在每一百份的橡月中加入大于50份的石油基礎油后能夠加工。這些油添加劑使橡膠更易加工體現(xiàn)在低成本和性能方面低損耗；他們在凝膠之前通常乳化并與膠乳混合。最近傾向于設計特殊用途的產(chǎn)品。丁苯橡膠的顏色，在許多非輪胎使用中十分重要，通過使用淺色的肥皂、終止劑、抗氧劑和擴展油加以改進。例如，二硫化氨基甲酸鹽替代對苯二酚作為終止劑

22、；后者適用于不被人反對的黑色丁苯橡膠。在冷膠的制備中如二硫化氨基甲酸鈉的終止劑在低溫情況下對終止自由基和消滅過氧化物更有效。在丁二烯聚合反應過程中自由基分解的引發(fā)劑即一分子分解或離子成兩個自由基物種的引發(fā)劑通常限制于過硫酸鹽。其他重要的自由基引發(fā)劑類別，氧化還原體系，包含反應產(chǎn)生自由基的兩種或多種組分。加入控制分子量的十二烷基硫醇與過硫酸鹽反應也出現(xiàn)了助自由基的形成。這種鏈轉移劑或調節(jié)劑具有極其重要的商業(yè)價值。不控制分子量橡膠將過于粘稠難以加工。UNIT 21 Polymer Processing第二十一單元聚合物加工在其最一般的情況下，聚合物加工涉及固體（有時侯是液體）聚合物樹脂以一種不規(guī)則

23、的形式（例如粉末、顆粒、珠子）轉化成一種具有特殊形狀、尺寸和性能的固體塑料產(chǎn)品。這借助于轉換加工：擠出、模塑、壓延、涂敷、熱成型等。為了獲得上述目的，加工通常涉及下述操作：固體輸送、壓縮、加熱、混合、成型、冷卻、固化并完成。顯然，這些操作不必按序發(fā)生，而許多可以同時發(fā)生。成型是為了給予材料所需要的幾何形狀和尺寸。它涉及粘彈形變和熱傳遞，這種粘彈形變和熱傳遞是和產(chǎn)品從熔體的固化（或冷卻）相聯(lián)系的。成型包括：（1）二元操作，例如，口模成型、壓延和涂敷，（2）三元的模型和成型操作。二元的操作要么是連續(xù)的，固定形狀（例如薄膜和板材，電線涂布，紙和平面涂布，壓延，纖維拉伸，管材和型材擠出等等。）要么是間

24、歇式的，在擠出的情況下伴有間歇擠出吹膜。通常，模塑操作是間歇的，然而同時傾向于非固定條件。熱成型，真空成型，和相似的加工可以認為是二次成型操作，因為它們通常包括已成型形狀的再次成型。在某些情況下像吹模，加工包括首次成型（型胚成型）和二次成型（型胚膨脹）。成型操作包括同時或交叉的液體流動和熱傳遞。在二元加工中，固化（或冷卻）伴隨著成型加工，反之在三元加工的模塑中固化（或冷卻）和成型傾向于同時發(fā)生。根據(jù)材料的性質、設備和加工條件，流動狀態(tài)以及根據(jù)流動面的自由與否，通常包括剪切、延伸和擠壓流動。經(jīng)歷了流動和固化（或冷卻）的聚合物熱機械過程導致了制造業(yè)微結構的變革（形態(tài)學、結晶學和取向分布）。最終產(chǎn)品

25、的性能與微結構緊密相關。因此，加工和產(chǎn)品質量的控制必須基于樹脂性能、設備設計、操作條件、熱機械過程、微結構和最終產(chǎn)品性能之間相互作用的理解。數(shù)學模型和計算機被同時用于獲得這些相互作用的理解。鑒于進一步利用計算機輔助設計/計算機輔助制造/計算機輔助工程（CD/CAM/CAE ）系統(tǒng)協(xié)同塑料加工諸如這 一趨近獲得了更多的重要性。卜面的討論將重點放在包括塑料成型操作一些基本概念上。適當考慮說明熱機械過程和微結構發(fā)展，將強調最近關于分析和一些重要商品加工模型的進展。在上端（16）的標準參考中能夠找到本主題更廣泛的綜述。如上面提到的，成型操作包括液體流動和熱傳遞，對于相態(tài)變化，還包括粘彈性聚合 物的熔融

26、。穩(wěn)定和非穩(wěn)定狀態(tài)加工是相沖突的。這種典型操作的科學分析需要解決相關連續(xù)、 運轉和能量平衡（如守恒方程）。第一單元閱憂材料很多情況3聚合物鋅都是避性的，在求聚合度與仲度性長世，我HI設想性僅有兩個端點.盡管線性聚合物很重要, 但它們不是唯一類型可能的分子.支鏈和交聯(lián)的分子也是I -分重萼的.與我們說到支住聚合物時，我們是說它存在多 余的聚合8E.這些誨是從戰(zhàn)性分子的主歌上發(fā)散出來的.在重品單元上類似甲基與羊基的成分不被考盅成支SL 一骰 支處被引入一個分子是通過有目的的加入一些能夠成為立處的單缽，讓我旬想轂最熊的形成口雙官能團戢與薛的存在 便聚合物鏈增長二這些雙官能團分子在它們的末端形成酣基合

27、并成性;另一方面，二官能團的酸與算生成線性分手肺 詡出反廊它們的兩個官能SIB如果第二個也參與反應，并且所得到的鏈繼魏增長J 一支端就被引入最先的鏈中.有時 支林的生成是由于一個原子脫離原先線性分子，使其有活性iM伴隨鏈的增長，這種偶然發(fā)現(xiàn)支鏈的分子一股還是叫線 性分子的，盡管重要支鏈的存在對舞臺物性質有鬃響，大要有顯苫地結晶均向工引入聚合物支鞋的數(shù)量是另外一個必須被評說明的不同點.以便充分描述分子的特征.”1僅僅只有微量的分支存 在，結合出的浪度時非常低的以至于它們僅和能末端的數(shù)量有關.例如，兩個單獨的線性分子一旦含有四個末淵,如 果其中一個分子的末端與另外一個分子孫|1間端形成一個T.所得

28、的分子有2個末端很容易就可以總矯出這種培 果.如果一個分子有工個交畦，則它有X2個末端.如果分支相對很少的時候，支鏈分子有時被標為梳型或星形的“梳 型的是指支鏈是沿著一個主旋敵度出來的，足形的是指所有分支是從一個結點散差出來的0如果結點的濃質相當高.甚至支鏈上還有支情,是修到達一個點，就是支銃的數(shù)量是堀此的多以至于聚合物分干變 成為一個巨大的三維M狀給構節(jié)到達這種狀態(tài)，分子就為所謂的交聯(lián)分子.這種情形,整個宏觀的物體可認為僅需 一種分子組成,組合成這個小體的力室是具飾犍，而不是分子間作用力U總之,交聯(lián)體的力學性能與其他也有交朕結 構的有很大的不同.正如糜合物選1泌是隴性的一樣,所有的近良巾兀也

29、不一定里相同的,我必己經(jīng)梃到像蛋白前那樣的分十他們都 有很多不同的重良用亂合成的聚合朝中，那些僅僅只有一料富包單元的叫做均聚物，那些含有多于一種重箕單兀的 叫共聚物口注意，這些定義是基于重貪單元I而不是單體.一個曾M的聚甯并不是共聚航盡管他有靚與尊這兩種不 間的集體.與此相比，片不同的單體泄過上述方法組合超菊產(chǎn)生一條每個電體在聚合物中都保符各自的特性I這杼 共聚物就產(chǎn)生九未經(jīng)修整的共聚物一般是那蟹只有兩個不同的重復電元.寸獨現(xiàn)三種重復電元的忖帔這種體系叫 做二元共聚物當發(fā)現(xiàn)三種以上，則叫做多元共索物.當我們承認有1種電克印元的可能性時，我們需要其他的不同點來描述聚合物，苜先，我們要知道要多少類

30、重曳電 元存祖并且它們是什么.這就是相北于知道它們?nèi)芙夂蟮拇嬖谇鸁舯M管有相似的末端在那，閔為聚告物的重要單 元是緒合在一起的?M、是僅僅的泡合,要走量的描述一個共爨枷不同類的重良單元的相對數(shù)量必須詳細說明.因此I 共聚物的經(jīng)艙公式可以寫成.這里是掙分別的垂克單元，是指其重要m元的相對數(shù)此從所知的聚合物分子如 可以借計一個共聚物每一個單元的聚合度叫做，當前，后者的不明智性是顯而易見的.第六單元 聚合物的分子量及其分布聚合物的分子量在其合成和應用方面有看最重要的作用，這種有趣乂有川的力學性能僅與荷分子材料相關,它是其 超高分子量的一個結果。大多數(shù)重要的力學性能都依據(jù)于分子量并且有很大的不同。因此，

31、直到最小相對分子質量增 加到大約50M 10000以后，聚合物的強度才開始顯出來。超過這個尺寸后，當其分子量增加時，聚合物的機械性能也 有一個迅速的提高：這種影響在更大的分子量的時候均于平緩,在大多數(shù)情況下，對于某特定的應用來說，某種聚合 物存在著某一分子量范圍，在這個范圍之內(nèi)其性能是最好的8節(jié)人們談到聚合物分子量的時候，他所指的是和低分子化合物的分子量完仝不同的一回事.聚合物在分子量卜.區(qū) 別于小分子化合物是因為它們是多分散的和不均勻的.即便一個高分子在合成中沒有污物和雜質，在廣義上它依舊不 是一個純物質。高分子即使在其最純的形式，也是不同分子是分子的混合物。商分子多分散性的原因在于聚合過程

32、中 的統(tǒng)計差異里，當人們討論聚合物的分子量時，實際上指的是它的平均分子量。在一個聚合物中平均分子量和不同分 子罡的確切分布的目的是為了完仝描繪它的特性口分子量的控制和分子量的分布（UW）經(jīng)常被用來獲取和提高聚合物 產(chǎn)品中的某些所需的物理性質多種方法可用于實驗測量聚合物樣品的平均分子量。這些包括基于儂數(shù)性，光散射，枯度，超速高心分散和沉淀 法.不同的方法將獲得不同的平均分子量.（對同一聚合物）得到不同平均分子量，因為所測得的性質對試樣中 不同尺寸的聚合物分子的偏差s 一些方法是偏向于較大的聚合物分子，而另一些方法是偏向于較小尺寸的分子，結果 是,平均分子量的獲得是趨于較大或較小尺寸的分子.最重要

33、的平均分子量的確定方法是數(shù)均分子量血，歪均分子量 Mw和和均分子量Mv.一個聚合物樣品除/不同的平均分子量，它通常還要知道分子量的確切分布。各種不同的分儲方法用于確定聚合 物杼品的分子量分布.這些是圣于分飾聚合物樣品的使用性能，如溶解性和滲透性，隨著分子量的不同而不同.第七單元課文!譯 TV. . 一 9H 溶解探聚物是一個緩慢的過程，會發(fā)生兩個階段.首先，可溶解的小分子慢慢擴散，使高聚物變成溶脹的凝膠. 這個總是這樣除廣，舉個例子，高聚物與高聚物分子之間作用力大因為交聯(lián)，結晶，或是很強的氫誼形成很大的分子 間力，溶解就停留在這一階段.但是如果這些發(fā)生可以被炫烈的可溶解的高聚物相互作用的說明壓

34、倒.笫一個階段的 溶解可發(fā)生。凝般分解成真正的溶液，僅僅這個階段可以被攪拌加速。甚至這樣，溶解過程可以由于高分子質量而減 慢。高寮物的溶解度關系史加復雜化相比低分子量的單體，因為禽聚物和有溶解能力的分子之何的大小不同，系蛻粘 性不同，還有結構作用和高聚物分子量.*1條件變化的時候，有無溶解性乂可以提供出許多關于這種聚合物的信息.就像文獻中所定義的，由于用繞著單鍵的旋轉而導致的聚合物鏈不同的空何排布叫做構象.在濟解中，一個布聚 物分子是一個大多數(shù)構象擁有許多單獨的鏈段的無規(guī)則的線團狀的.溶解的聚合物分子的鏈段的平均密度和介于之間. 分子團的大小很大程度上被可溶的聚合物的相互作用力影響?？扇萁獾木?/p>

35、合物聯(lián)系非常相似的熱力學地，團相對的拓 展.濟解性不好的就相對的限制.這就是描述理想的真實的聚合物位構象的性質的目的.可溶解的、融化的、非晶態(tài)的和跛璃態(tài)的高聚物無規(guī)則線團杼性的重要性可以被過分強調?？诰畚锏脑S多重要的 物理和熱力學性質是由于結構特征性質.無規(guī)則戰(zhàn)團一方面是由于聚合物鏈上的篋門由旋傳而產(chǎn)生的，另一方面是由 于聚合物分子林可以達到巨大的構.象數(shù)而產(chǎn)生的。這些構蒙之一，完全拉伸鏈擁有特殊的興趣由于他的長度，球輪廓的長度，可以用一種直接的方法估算.在所有 的情況中，無規(guī)則續(xù)團的大小必須被表示根據(jù)統(tǒng)計學參數(shù)例如均方末端距在末尾之間。一第八單元A固體聚合物在物理態(tài)或是形態(tài)學的本研上不同于普

36、通的低分子量化合物大部分的聚合物能同時體現(xiàn)晶體的固體和 高粘性液體的特點,X射線圖樣和電子衍射圖樣常常會顯示出三維有序晶體材料的圖樣所具有的邊緣清晰的特征，也 會顯示出液體的圖樣所具有的邊緣模糊的特征.微晶和非晶一詞通常用來分別表示有序的和無序的聚合物區(qū)域。不同 的聚合物體現(xiàn)不同聚合物潔凈程度的行為.盡管一些聚合物可能完仝是有序結晶的，一些完仝是無序非結晶的，但是 大部分聚合物都是部分（縮晶）或半結晶的特點。聚合物結晶的精確木質已經(jīng)成為廣廣受爭議的話題.二Hi紀三卜年代形成的纓狀微束理論認為聚合物是由小型 的，有序的結晶區(qū)域稱為微晶入在無序、非晶聚合物的基體中.當來fl不同聚合物鞋的鏈段精確地

37、排列在一起結 晶時，認為伴隨著微晶的生成聚合物分子會通過兒個不同的結晶區(qū)，每個聚合物鏈都能促進一些有序片段變成微晶， 這個聚合物品性展示如圖8.1折疊鏈片晶理論產(chǎn)生于二I世紀五卜年代末，當時聚合物代一晶體以小片狀形式帔稱為片晶是由.聚合物溶液而產(chǎn) 生的.這些單一晶體的衍射圖樣展示r聚合物分子門口末回折疊，折疊過程就像是一個手風琴.這個折疊量理論通常 使用大部分聚合物一-不僅僅是（那些）由溶液產(chǎn)生的晶體而且也適用于由熔化產(chǎn)生的晶體.折疊鏈理論的支持者們 認為半晶聚合物為具有不同數(shù)量缺陷的折叁性晶體.聚合物的靖品可想象成是和那些低分子量形態(tài)完全相同.晶體折 接鏈中的缺陷可能來源與折疊的不完美，包裝

38、的錯誤，鏈纏繞，連末端松散，變位，夾雜雜志或是許多的其它缺點?？|狀微束理論利折疊鏈片晶理論通常是被認為是相互排斥的，但它們不需要被這么認為.采用一個使川r兩個概 念特征的I：作模式是明智的.折性鏈片晶理論特別適用于高潔凈度的聚合物，在（這些聚合物）里，你可以把它們看 作是一個存在缺陷的一相晶體體系。具有從中等到較低結晶度的聚合物常常適用于緩狀微束理論作為曲相體系來處理. 這些休系是由微晶包埋在非結晶的無定型聚合物中而構成的.在這些聚合物里的晶體結構可能是折卷鏈片晶.一個聚 合物結晶度的大小和類型是用方法實驗性的確定的，例如，罌度，x射線，電子衍射，紅外光譜和核碳共振。第八章b聚合物的物理結構當

39、一個聚合物的化學成分被確定時，它仍然保留港分子鏈右空間排列的重要問題e有兩個顯著特征：（1）單一分 子鏈的排列與它附近的分子無關，旋傳異構（2）徒與鏈之間的徘列有關，取向與結晶.L旋轉異構果一分子鏈的擇列會有另外一種分子形態(tài)，是因為，存在結構中有很多的推連接分子的受阻旋轉的情況.旋轉異 構也被深刻研究于小分子應用光譜技術和雙取代乙基的反式和旁氏異構中.為保證從一種結構旋轉異構成另一種結構，需要克服一種能量障礙.改變分子鏈成分的可能性依順于相關級別的 能量停礙，相對于熱能和外加應力的擾動效應.因此，我們能夠看出連接一個分子從柔性到變形機理的可能性。2 ,取向與結晶巧我們考慮分子鏈與德之間的排列時

40、，同樣有兩個巨大不同的方面：分子的取向與結晶.在半結晶聚合物中，這 種區(qū)別有時候是一種人為的情況。報多聚合物從餌融狀態(tài)結構冷卻到無序結構，被稱為非品質狀態(tài).在室溫時，這為聚合物可能有熱模量，例如聚 甲基內(nèi)烯峻甲能、聚乙炮、驟冷晶條對紫一甲酸乙二酸能，或者是有低模量，例如無現(xiàn)在構聚龍烯。非品質聚合物通 常被認為是一些無規(guī)則纏繞的分子.然而，顯而易見地，完全無規(guī)則的形態(tài)也不會出現(xiàn)e這種情況下，即使是從相對 高密度的簡單測量也不能發(fā)現(xiàn)明顯的結構，例如，x射線衍射技術.聚甲基丙烯酸甲幽、聚乙舔、驟冷晶聚對公二甲酸乙二酸前都是非品質聚合物的例子c如果這樣一個聚合物是被 拉伸的，那么分子可能首先被沿著拉伸

41、方向對齊.在聚中蓬內(nèi)笳酸中甑和聚本乙烯里，這種分子取向可能被光學測量 檢測到，但是X射線衍射測量仍然顯示不出三維順序的跡象。因此，結構被看作是一些細長糾纏的束線。我們可以稱 這種堵構為取向非品態(tài)，而不是結晶.在驟冷晶聚對灰二甲酸乙二酸幽里，拉伸產(chǎn)品，包括分子取向和小區(qū)域的二維順序，稱為結晶，這沖性能的最簡 單的解祥是，在取向過程為r占領二維順序的位置把分子引入到充足的并列中，然后絹品，很多聚合物，包括驟冷晶聚對外一.甲酸乙二酸雷，也是緯晶，如果把他們從仰融態(tài)線慢的冷卻,在這種情況下， 我們說他們是結晶的而不是取向的.盡管這些桿木在宏觀意識上是非取向的.即，他們擁有各項同性的機械性能，它 們在微

42、觀意識匕不是同一種的，而且常常表現(xiàn)出球晶結構在偏光顯微倍下.結晶區(qū)域的結晶結構能修從聚合物的廣角I-射或桁射圖中確定，在拉仲結晶形態(tài)中。這些結構包括眾所周知的結 品聚合物,例如，聚乙飾、尼龍、驟冷晶聚對太一卬液乙二酸酬和聚內(nèi)烯等等.這些依息在理解聚合物的結構中具有極其重要的價值。它能夠很容易的被粉認，然而，除了微晶的駕散反射，、匕 晶質聚合物的衍射圖也同樣展示出很多漫散射，這力功于“非品態(tài)”區(qū)域。這導致r所謂的半品質聚合物的繆狀微束模型結構，在一個白然發(fā)展的想象情況下，是在非晶態(tài)聚合物里,分子 鏈交替的出現(xiàn)在順序排列的區(qū)域（微品）和雜亂排列的區(qū)域（非晶態(tài)區(qū)域）.This fringed mic

43、elle model was called into question by the discovery of polymer singel crystals grown from solution這種邊煤的膠束模型蒞懷疑是從中樽不銹鋼廚晶體聚合物溶液中發(fā)現(xiàn)的Linear polyethylene, when crvstullized from dilute soluliun, forms single crystal lame Hue, with lulerul dimensions of the order of l（T20um and of the order of lOun thick

44、線型聚乙站，當從稀溶液結晶形成單晶板，橫向尺寸10、20微米且10微米厚的等級。Electron diffraclion show that the molecular chains are approximately normal to the l&mellai* surface and since the molecules are usually of the order of luni in length, it can be deduced that they must be folded back and forth within the crystals, the initial

45、 proposal suggested that the folds were sharp and regular. 電子衍射表明分子畦子是近似地正常的層狀表而，并且，因為分子通常是1業(yè)等級的長度，可以被推斷為他們必須在 品體內(nèi)反復折疊，而最初的提案認為這樣的折登是鋒利和規(guī)則的、Recen; ntuiron scaliering experiments suggest that ihe chain folded ribbon itself doubles up beyond a certain length, vhich hus been teriwd superlolding mid thu

46、l there is u definite departure from slricl udjucenl re-entry.最近中子敢射實驗表明鏈折性便本身的功能區(qū)增加一倍并超出一定長度，這被稱為superfulding,該物質在嚴密相 鄰的從新進入時會有一定的偏離。This is an area of some controversy and one view is ihai the folds are predooiinaiilly non adjacent. 這是一個頷有爭議的領域，一種觀點是折售主要是非相鄰.Single ciystals have been isolated for

47、most cryslallint? polymers, including nylon and polypropylene 單晶已經(jīng)被為大多數(shù)結晶聚合物隔離，包括尼龍和聚丙笳The intluence of chain folding on the strue tme of bulk crystnlline polymers is a mailer of further controversy, although there is much evidence to support the existence of u lamellar morphology, and this is some tines vital to the understanding of mechanical properties.世折疊時大容量液晶高分子結構的影響是進一步爭論的話題，雖然有很多支掙的層狀