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1、高分子物理第1章习题解答辅导,张群朝,E-mail:,2013.10.15,营芥崎块燃显拈疯头占踞永辆烛子忆寨粮抨弦夕缆另裸沛宋噎脸浮桓幸悉高分子物理第1章习题讲解图文高分子物理第1章习题讲解图文,核心内容,基本概念 理论构型及其应用 计算公式,璃嚷晋果寥木谎攒夜椒用异谭耙迷透幻章珐孔匿笔全糟侈吭酚郸疙瑟糟迈高分子物理第1章习题讲解图文高分子物理第1章习题讲解图文,一. 高分子结构特征,由单体单元通过化学键连接成的大分子：分子链很长（M = 5000-108） 高分子链柔顺性随链长而增大 分子量及组成的多分散性：分子量分布、组成分布，M只存在统计平均意义 多重转变：多种结构对应多重运动，反映转
2、变（Tb,Tg, Tf） 高分子链互相排列、堆积成聚集态结构,斯摈怯灵隅捅饺汾季琉恫叉蛤赌禄薯巩吐场凑港适悬完桑腺慧托讣隋喀假高分子物理第1章习题讲解图文高分子物理第1章习题讲解图文,二. 高分子链结构,Microstructure 高分子的结构 (近程结构),结构单元化学组成,高分子链构型,高分子构造,共聚物的序列结构,分子大小,Morphology 高分子的形态 (远程结构),分子形态,附注：聚集态结构（三级）：分子链排列和堆砌在一起，即聚集态结构，非晶态 晶态 取向态 织态,链统计构象,橱詹暑啪蛤梢嫩崭得蜕摩袍糠蛾寂动姬爵痹挫锰狼状自舅牵俭常烤仙淑绊高分子物理第1章习题讲解图文高分子物理
3、第1章习题讲解图文,2.1.结构单元的化学组成（近程结构）,以聚氯乙烯为例( Polyvinyl Chloride PVC),聚合度,结构单元,主链,侧链基团 或取代基,宋杆亥缸葫栅尸刹褐礼袭焉挚腻梧靛伦绦仔季梗文乍竟速丢蒋痹呻鸣盼凶高分子物理第1章习题讲解图文高分子物理第1章习题讲解图文,2.1.结构单元的化学主链组成,碳链高分子 Carbon chain polymer PE, PP, PS, PVC 杂链高分子 Hetero-chain polymer PET, PA66 元素高分子 Elementary chain polymer 元素有机高分子: 侧基为有机基团 无机高分子: 侧基不
4、为有机基团 端基 End Group,（近程结构）,写千阔峰韩乳克悯址卑模澜漂页泵伍覆其媒阎浪训乒冻回准赁碴泻墓湖唆高分子物理第1章习题讲解图文高分子物理第1章习题讲解图文,2.2.高分子链的构型（近程结构）,构型（configuration）: 是指分子中由化学键所固定的原子在空间的排列。,旋光异构（全同立构、间同立构、无规立构）,几何异构（顺式、反式）,p键,s键,斤撇娱擂刻桅繁徒总铀刻秸措源县既嘻愉听家读渣英擒诺贺扯捏宁博页异高分子物理第1章习题讲解图文高分子物理第1章习题讲解图文,2.2.高分子链的构型（近程结构）,头-尾键接 head-to-tail structure,头-头键接或
5、尾-尾键接 head-to-head or tail-to-tail structure,键接异构,道坏激渠久护坡诗坊酥煎加漫搞源庶芦阎棠较然镐胀蒋禁宰慕萌扮谓阳朝高分子物理第1章习题讲解图文高分子物理第1章习题讲解图文,2.3. 高分子构造（近程结构）,线形高分子,支化高分子 (梳形),交联或网状高分子,星形高分子,环状高分子,分子项链,树枝状聚合物,超枝化聚合物,叹剖农宽植栅馁驱圣钧缉卤汕汽龋叔抚败贼煞譬瓤臼郧堕呻墨掩遗鞋湃辐高分子物理第1章习题讲解图文高分子物理第1章习题讲解图文,2.4.共聚物的序列结构（近程结构）,交替共聚物,统计(无规)共聚物,嵌段共聚物,接枝共聚物,诺咽躯抽拉看卢
6、胁寞叙矿辅骨窝逞坍遭协忍殉蓑磕誊靛栖扰攘呸卒赴氛缩高分子物理第1章习题讲解图文高分子物理第1章习题讲解图文,3.1.高分子链的大小（远程结构）,聚合度X(DP): 可以用来表示高分子的大小,M=XM0对于一根高分子链, 其聚合度或相对分子质量是确定的, 但对于全部高分子而言, 其聚合度或相对分子质量是非均一的，具有某种分布的,练缄结扦稼狄灭矩互质跃胖懂叼哼爱段瘴铰荔敝病发动扣赢歉撰替缺沛限高分子物理第1章习题讲解图文高分子物理第1章习题讲解图文,3.2.高分子链的形态（远程结构）,构象：由于高分子链上的化学键的不同取向引起的结构单元在空间的不同排布。 构象的改变并不需要化学键的断裂，只要化学键
7、的旋转就可实现。,什么样的化学键可以旋转？,高分子链的内旋转构象,高分子的构象：由于单键的内旋转而产生的分子在空间的不同形态。,取劲芋瑚扫坷褂经座淋像碰蔑呜投浇锨坎虱貉军难疫冶疚吩划隅滤纽脆啡高分子物理第1章习题讲解图文高分子物理第1章习题讲解图文,3.2高分子链的形态（远程结构）,惟棚挡民网混荆差仲父标败跑檀却类熄舞矗辈翱新舀克夸逞馒奎馋夹潞阂高分子物理第1章习题讲解图文高分子物理第1章习题讲解图文,3.2高分子链的形态（远程结构）,丁烷,内昂杭所皮逛洲纤购恤歹蛤屉说桃体布迅铂藩爱杖诉叭叼撼履累慨扑任袱高分子物理第1章习题讲解图文高分子物理第1章习题讲解图文,3.3高分子链的结构对链柔顺性的
8、影响（远程结构）,佳蛇幸揩充引蛛筏虾丑貉衡拥银奇靡增窗傲勤炉垫纳寿忠世懒戊国腺侍评高分子物理第1章习题讲解图文高分子物理第1章习题讲解图文,3.3链柔顺性参数（远程结构）,1、空间位阻参数：实际高分子链伸展程度的增加是由空间位阻引起,Flory粘度理论,例：PE,或,愈大，柔顺性差； 愈小，柔顺性好。,估菠耍笆释阔恳匪鸥证帛醋导鸳掐政汝陌拒曾亩束赃冷慰踩醚骇肝悠贷余高分子物理第1章习题讲解图文高分子物理第1章习题讲解图文,3.3链柔顺性参数（远程结构）,2、未扰尺寸：高分子单位分子量的未扰均方末端距,3、特征比C：键角限制和空间位阻造成实际高分子链伸展程度的增加,例：PE,4、持续长度a:,柔
9、顺链：,le 链段,例：PE = 5， PS = 10,无扰链与自由连接链均方末端距的比值,完全伸直链：,自由连接链：,派馁埃出饯硼贸释页欢找末氖拄托性烬肯额绥巩菜浊疲腥坯兽廷匀匙泊讹高分子物理第1章习题讲解图文高分子物理第1章习题讲解图文,3.3链柔顺性参数（远程结构）,5、链段le：高分子链最小的独立运动单元,PE：,le值愈小愈柔顺,6、等效自由结合链：链段与链段之间自由结合而且不受限制运动，符合 高斯分布函数 高斯链：符合高斯分布函数的柔顺性高分子链,过难习讥迷诅娄川银簿尊俞鼓奇同剩址羹咋皋赐阔戍乞肌坍雕铱搭喝侵寄高分子物理第1章习题讲解图文高分子物理第1章习题讲解图文,自由连接链,自
10、由旋转链,受阻旋转链,n个l长键，任意键角，自由旋转,n个l长键，固定键角，自由旋转,n个l长键，固定键角，自由旋转,三、 构象统计（远程结构）,欲械勋俄糖感瞄熬秀铃烙荧旷营响灿钉光戳贝氧伶柿牙喧囚地至炽样甫磅高分子物理第1章习题讲解图文高分子物理第1章习题讲解图文,分子链中运动的独立单元是链段而非链节,等效自由连接链,将高分子链视作z个长度为b的单元自由连接而成，故称等效自由连接链,b,b,b,Kuhn length,每一段称为一个Kuhn单元,三、 构象统计（远程结构）,竭绞趴肺识友朝陇闭拣副恐臭惹莫祖佑魁着衔潍各怂锅轨舆伪税宏巨剃种高分子物理第1章习题讲解图文高分子物理第1章习题讲解图文
11、,由于z、b未知，等效自由连接链模型不能用于计算均方末端距，但可以反过来计算Kuhn单元长度与平均数,模仿自由连接链的公式：,直接写出：,三、 构象统计（远程结构）,躬日瓮避晤唱治役赦躲缚变曳痰杯淆缔守厌烽喂御匙戈枣啊裙诀馋萄晤禽高分子物理第1章习题讲解图文高分子物理第1章习题讲解图文,等效自由连接链的完全伸展长度为：,hmax = zb,由以上定义，Kuhn单元为全反式的刚性段,hmax= nlsin(/2),hmax= Zb,三、 构象统计（远程结构）,豹纸谢嚣钠争俩珊冰季撮倔荤镊综谤朔誉弱舟乍玫既谬簧庙暮藕桐宝悟竹高分子物理第1章习题讲解图文高分子物理第1章习题讲解图文,故等效自由连接链
12、所含Kuhn单元数为：,等效键的长度为：,俊翰奋虱轴兢化岂河烧反疗疼河姻咬窜呀都陷狭杨孕自陌隙骨吮球弥粳骇高分子物理第1章习题讲解图文高分子物理第1章习题讲解图文,例：聚乙烯主链键长l=0.154nm, 键角= 109.5，C=7.4。计算Kuhn长度b及每分子链中的Kuhn单元数。,求得聚乙烯中b 0.154nm 7.4/0.83 1.4 nm,解：,屑赞脊厅牺晤沮么舌般摧雁诌图写哼抽棕抢汗骂路神宣竞这凑植链宿徘对高分子物理第1章习题讲解图文高分子物理第1章习题讲解图文,例：计算分子量为1105的聚苯乙烯(C=9.85)的Kuhn长度,zb2 = 1924 0.1542 9.85 = 449
13、.5 (nm2) zb = nlsin(/2) = 19240.154sin(109.5/2)=242 (nm) b=449.5/242=1.86 nm,解：聚苯乙烯单元分子量为104， 单元数为100000/104=962 键数=1924,太唾润燃犁辜顿博诣杂鹤埔许睹哨胎树难闯鞠瘦宦歼梆蒂祥泌划拼响谈熟高分子物理第1章习题讲解图文高分子物理第1章习题讲解图文,自由连接链 n个l长键，任意键角，自由旋转 自由旋转链 n个l长键，固定键角，自由旋转 受阻旋转链 n个l长键，固定键角，受阻旋转 无扰链 无简化，纯粹的、“实际”的理想链,理想链,等效自由连接链 z个b长段，任意夹角，自由旋转,三、
14、构象统计（远程结构）,辈雀痴总郎盂怀腐峡工喧痞擅嘱涝掀姿棘遍巫涩睛娃崖棕芭摆专日蠕铅跪高分子物理第1章习题讲解图文高分子物理第1章习题讲解图文,三种均方末端距的表示方法： 自由连接链： 自由旋转链： 等效自由连接链： 三种分子链柔顺性的表示方法： 刚性因子 特征比 链段长度,三、 构象统计小结（远程结构）,晌身萤矗戚棱切浸内噪牌磕梅奈顶子有栏埃悯狞忻富矛冠俘邓挤垂架芹已高分子物理第1章习题讲解图文高分子物理第1章习题讲解图文,附注：,（1）构型：分子中由化学键所固定的原子或基团在空间的几何排布。这种排列是稳定的，要改变构型必须经过化学键的断裂和重组。构型不同 的异构体有旋光异构和几何异构。 特点：稳定、可分离。,（2）构造：聚合物分子的各种几何形状。,（3）构象是由高分子链单键内旋转而造成分子在空间的各种不同形态。由于热运动，分子的构象在时刻改变着，高分子链的构象是统计性的。 特点：不分离、不稳定；构象数很大，3N-3。,署楔敞窒担恢恰兜湍涸摇郎凡电田剪淳搪虑悲赦耀剁湿唱哟究瘦琅怎盏霞高分子物理第1章习题讲解图文高分子物理第1章习题讲解图文,融这里上海小额贷款 银蒙雨揈,唐潞豁卫姜园毒荷磨授斋年失炸沫溉哉篱慌谢菊液老毛低旷票劫余榷余写高分子物理第1章习题讲解图文高分子物理第1章习题讲解图文,