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高分子结构和形态特点

1. 结构
高聚物是由许多巨大的分子构成的。

这些大分子有许多重复的结构单元组成。

某些高聚物的结构单元是完全一致的(均聚),但另一些则是由两种以上的结构单元混合组成(共聚),同时大分子之间又有各种联系。

因此必须从微观、亚微观直到宏观不同的结构层次来描述高聚物分子结构、形态和聚集态等。

高聚物主要分为以下结构:一次结构(近程结构)、二次结构(远程结构)、三次结构(聚集态结构)和高次结构的层次。

一次结构式是指大分子的化学组成,均聚或共聚,大分子的相对分子量,链状分子的形状如直链、支化、交联。

此外还包括大分子的立体构型如全同立构、间同立构、无规立构、顺式、反式的等的区别。

二次结构指的是单个大分子的形态(微观),如无规线团、折叠链、螺旋链等。

三次结构指的是具有不同二次结构的单个大分子聚集在一起形成的不同的聚集态结构。

如:无规线团构成的线团胶团、缨束状结构、片晶和超螺旋结构。

高次结构指三次结构以及与其他物质构成尺寸更大的结构,如由折叠链形成的片晶构成球晶。

2.高聚物结构的测定方法
测定结构的方法有X射线衍射法(大角),电子衍射法、中心散射法、裂解色谱-质谱、紫外吸收光谱、红外吸收光谱、拉曼光谱、微波分析法、核磁共振法、顺磁共振法、荧光光谱、偶极矩法、旋光分光法、电子能谱等。

测定聚集态结构的方法有X射线小角散射、电子衍射法、电子显微镜、光学显微镜、原子力显微镜、固体小角激光光散射等。

测定结晶度的方法有X射线衍射法、电子衍射法、核磁共振吸收(宽线)、红外吸收光谱,密度法,热分析法。

3.高聚物分子运动(转变与松弛)的测定
了解高聚物多重转变与运动的各种方法,主要有四种类型:体积的变化、热力学性质及力学性质的变化和电磁效应。

测定体积的变化包括膨胀计法、折射系数测定法等;测定热学性质的方法包括差热分析方法(DTA)和差式扫描量热法(DSC)等;测定力学性质的变化的方法包括热机械法、应力松弛法等;还有动态测量法如动态模量和内耗等;电磁效应包括测定介电松弛、核磁共振等。

4.高聚物性能的测定
高聚物的力学性能主要是测定材料的强度和模量以及变形。

试验的方法有很多种,有拉伸、压缩、剪切、弯曲、冲击、蠕变、应力松弛等。

静态力学性能试验机有静态万能材料试验机,专用应力松弛仪、蠕变仪、摆锤冲击机、落球冲击机等,动态力学试验机有动态万能材料试验机、动态粘弹谱仪、高低频疲劳试验机。

材料本体的粘流行为主要是测定粘度和切变速率的关系、剪应力与切变速率的关系等,采用的仪器有旋转粘度计、熔融指数测定仪、高压电击穿试验机等。

材料的电学性能主要有电阻、介电常数、介电损耗角正切、击穿电压,采用仪器有电阻计,电容电桥介电性能测定仪、高压电击穿试验机等。

材料的热性能,主要有导热系数、比热、热膨胀系数、耐热性、耐燃性、分解温度等。

测定仪器有高低温导热系数测定仪、差示扫描量热仪、量热计、线膨胀和体膨胀测定仪、马丁耐热仪和维卡耐热仪、热失重仪、硅碳耐燃烧试验机等。

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