認(rèn)識高聚物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)-聚合物聚集態(tài)結(jié)構(gòu)基本概念

高分子化學(xué)與物理聚合物聚集態(tài)結(jié)構(gòu)基本概念分子間作用力分子間作用力的表征聚集態(tài)與相態(tài)目錄231聚集態(tài)結(jié)構(gòu)是指大分子之間的幾何排列（如何堆砌的）包括晶態(tài)結(jié)構(gòu)，非晶態(tài)，取向態(tài)，液晶態(tài)，織態(tài)等結(jié)構(gòu)。是在加工過程中形成的，是由微觀結(jié)構(gòu)向宏觀結(jié)構(gòu)過渡的狀態(tài)。分子間作用力范德華力和氫鍵化學(xué)鍵分子間作用力的表征01分子中原子間的吸力和斥力。吸力主要是原子形成分子的結(jié)合力——主價力（鍵合力）。斥力主要是原子間距離不斷減少時內(nèi)層電子之間的相互斥力。當(dāng)吸力和斥力達(dá)到平衡時，便形成了穩(wěn)定的化學(xué)鍵，有共價鍵、金屬鍵、離子鍵。共價鍵金屬鍵離子鍵一、化學(xué)鍵存在于分子內(nèi)非鍵合原子間或者分子之間的吸力——次價力。包括范德華力和氫鍵。這種力決定聚集態(tài)結(jié)構(gòu)中起重要作用。因?yàn)榉肿娱g作用力與分子量有關(guān)而高分子的分子量很大，致使分子間作用力加和超過化學(xué)鍵的鍵能，因此高聚物不存在氣態(tài)。二、范德華力和氫鍵1.范德華力二、范德華力和氫鍵色散力是分子瞬間偶極之間的相互作用。一切分子中，電子在原子周圍不停的旋轉(zhuǎn)著，原子核也不停的振動著，在某一瞬間，分子的正負(fù)電荷中心不相重合，便產(chǎn)生了瞬間的偶極。范圍：0.8-8.4kＪ/mol在非極性分子中分子間作用力主要是色散力。誘導(dǎo)力極性分子的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。極性分子周圍存在分子電場，那么都要產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極。因此、誘導(dǎo)力存在于極性分子與非極性分子之間，也存在于極性分子之間。范圍：6~13KJ/mol極性分子都具有永久偶極，所以永久偶極之間靜電的相互作用——靜電力。分子間的極性用偶極矩μ表示。范圍：13~21KJ/mole.g:PVC、PMMA、聚乙烯醇等分子作用力主要是靜電力。取向力范德華力特點(diǎn):沒有方向性和飽和性2.氫鍵二、范德華力和氫鍵極性強(qiáng)的Ｘ－Ｈ鍵上的氫原子與另外一個鍵上的電負(fù)性很大的原子Ｙ上的孤對電子相互吸引而形成的一種鍵。Ｘ—Ｈ...Y(F、Ｏ、Ｎ）作用力能比化學(xué)健小，但比范德華力大。范圍：21-42kＪ/mol分子間作用力的特點(diǎn)：二、范德華力和氫鍵范德華力永遠(yuǎn)存在于分子或原子之間；1234高聚物分子間作用力的大小與相對分子量的大小、極性基團(tuán)的極性與分布、氫鍵的種類與數(shù)量有關(guān)。其中相對分子質(zhì)量越大、極性越強(qiáng)、氫鍵數(shù)目越多，分子間作用力越大。作用能大小順序：共價健>氫鍵>范德華力；分子間作用力范圍很小，只在很小的距離內(nèi)才會明顯地表現(xiàn)出來，并且隨距離加大，作用力減少。所以高聚物的支化程度、大的非極性取代基以及添加的各種助劑都會使分子間距離加大，分子間作用力減小。分子間作用力的表征02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；內(nèi)聚能內(nèi)聚能密度分子間作用力的表征因?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表示高分子鏈間的相互作用能，而用宏觀量：內(nèi)聚能（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?？朔肿娱g的相互作用內(nèi)聚能密度（cohesiveenergydensity）：單位體積的內(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?E=?Hv-RT?Hv

——摩爾蒸發(fā)熱RT——轉(zhuǎn)化為氣體所做的膨脹功分子間作用力的表征當(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富于彈性——橡膠（ＰＥ是例外）。當(dāng)CED>420J/m3，分子鏈上含有強(qiáng)的極性基團(tuán)或者形成氫鍵，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——纖維當(dāng)CED在290~420J/m3，分子間作用力適中——塑料分子間作用力的表征聚集態(tài)與相態(tài)03聚集態(tài)與相態(tài)物質(zhì)的物理狀態(tài),是根據(jù)物質(zhì)的分子運(yùn)動在宏觀力學(xué)性能上的表現(xiàn)來區(qū)分的，

通常包括固、液、氣體（態(tài)），稱為物質(zhì)三態(tài)。聚集態(tài):