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高分子的聚集态结构(三次结构、凝聚态结构)【聚乙烯蜡】

返回列表 来源: 发布日期: 2020.12.23

高分子的聚集态结构(三次结构、凝聚态结构)

  高分子材料,是由许多高分子链按一定方式聚集面成的。而高分子链是如何排列和堆砌的聚集态结构对高分子材料的性能有很大的影响。了解高分子的聚集态结构特征、形成条件及其与高分子材料性能之间的关系,对通过控制加工成型条件,以获得具有预定结构和性能的材料是十分重要的,同时也为高分子材料的物理改性和设计提供理论依据。

  高分子链之间是依靠分子间作用力(范德华力和氢键)的相互作用而聚集在一起形成平时为我们所用的高分子材料。这些高分子的聚集态结构包括晶态结构、非晶态结构、液晶态结构和取向结构,以及更高层次的织态结构。由于高分子分子量很大,分子链很 长,分子间相互作用力也就很大,则在温度升高到能克服分子间相互作用力,使高分子由液态转变为气态前,高分子的热运动能量已超过其化学键能,使高分子分解,所以,高分子物质只存在液态和固态,不存在气态。

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  分子间作用力又称“次价力”,不同于化学键(离子键、共价键、配价键及金属键)的力。化学键力常称主价力。主价力一般较强,力的数量级在420~840kJ/ml,而次价力则小得多。次价力通常包括范德华力和氢键力。范德华力又包括取向力、诱导力和色散力。氢键对高分子材料的聚集态结构和性能具有重要和重大的影 响,是不可忽视的作用力。对于低分子来说,分子间力与主价力比起来,不足为数,而高分子中次价力就不能等闲视之了。假如一个结构单元产生的次价力等于一个单体分子的次价力的话,上百个结构单元的次价力就接近链上的主价力了,聚合度成千上万的高分子,次价力常超过主价力。况且,分子间色散力具有加和性,非极 性高分子中色散力甚至占分子间力的80%~100%。

  因此,高分子的分子间作用力常常不能用某一种力来简单描述,通常用“内聚能”或“内聚能密度”来描述。内聚能密度低的聚合物,分子间作用力小,分子链不含庞大侧基,链段容易运动,这类聚合物一般作橡胶使用。内聚能密度大的聚合物,如聚丙烯 腈、聚酰胺和聚酯等都是含有强极性基团,或分子链间能形成氢键,分子间作用力大,分子结构较规整,易结晶,这类聚合物强度高,一般作为纤维使用。内聚能密度中等的聚合物,如聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯等分子或含极性基团取代基,分子间 作用力较大,或含体积庞大的侧基,链段运动较困难,这类聚合物一般用作塑料。有的聚合物既可用于塑料,又可用于纤维。

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