极性聚合物的力学性能

第十章聚合物材料的力學性能

§10-1聚合物材料的結構與性能特點

分子品質大於1萬以上的有機化合物稱為高分子材料，是由許多小分子聚合而成，故又

稱為聚合物或高聚物。

原子之間由共價鍵結合，稱為主價鍵；

分子之間由范德瓦爾鍵連接，稱為次價鍵。

分子間次價鍵力之和遠超過分子中原子間主價鍵的結合力。拉伸時常常先發生原子鍵的斷裂。

聚合物的小分子化合物稱為單體，組成聚合物長鏈的基本結構單元則稱為鏈節。

聚合物長鏈的重複鏈節數目，稱為聚合度。

天然的聚合物有 木材、橡膠、棉花、絲、毛髮和角等。

人工合成聚合物有 工程塑料、合成纖維、合成橡膠等

一、聚合物的基本結構

1、高分子鏈的構型 （近程結構）

由化學鍵所固定的幾何形狀——指高分子鏈的化學組成、鍵接方式和立體構型等。

見圖9—1。(圖9—2)。

長支鏈、短支鏈；線型交聯分子鏈、三維交聯分子鏈。

由兩種以上結構單體聚合而成的聚合物稱為共聚物。

聚合物的結晶很難完全。

（共聚物的幾種形式如圖9—3。）

2、高分子鏈的構象（遠端結構）

一根巨分子長鏈在空間的排布形象，稱為巨分子鏈的構象。

無規則線團鏈、伸展鏈、折疊鏈、螺旋鏈等構象(圖9—5)。

3、聚合物聚集態結構

聚集態結構包括 晶態結構、非晶態結構及取向。

晶區與非晶區共存。結晶度＜98

聚合物的结构与性能

高 分 子 科 学 基 础

第 六 章

聚 合 物 的 结 构 与 性 能

聚合物的结构与性能

第 六 章 聚 合 物 的 结 构 与 性 能聚合物是由许多单个的高分子链聚集而成，因而其结构有 两方面的含义：(1)单个高分子链的结构；(2)许多高分子 链聚在一起表现出来的聚集态结构。可分为以下几个层次： 一级结构 近程结构 二级结构 远程结构 结构单元的化学组成、连接顺序、 立体构型，以及支化、交联等 高分子链的形态(构象)以及 高分子的大小(分子量)

聚 合 物 的 结 构

链结构

聚集态结构 三级结构

晶态、非晶态、取向态、液晶态及织 态等。

聚合物的结构与性能

第 六 章 聚 合 物 的 结 构 与 性 能6.1 高分子的链结构与高分子链的柔顺性 6.1.1 高分子的链结构 高分子的二级结构：i+1 i

(1)高分子的大小(即分子量)(2)高分子链的形态(构象) 高分子链中的键离第一个键越远，其空间位 臵的任意性越大，两者空间位臵的相互关系越 小，可以想象从第i+1个键起，其空间位臵的 取向与第一个键完全无关，因此高分子链可看 作是由多个包含i个键的段落自由连接组成，这 种段落成为链段。

聚合物的结构与性能

第 六 章 聚 合 物 的 结 构

一、概念

1、溶解：高分子被分散在溶剂中，即整个高分子和溶剂混合。

2、溶胀：溶剂分子与高分子的某些链段混合，使高分子体积膨胀的过程。

3、熔融指数：熔融状态的高聚物在一定温度、一定负荷下，10min内从规定直径和长度的标准毛细管中流出的重量称为熔融指数。

4、表观粘度：由于假塑性流体的粘度随γ′和σ而变化，所以人们用流动曲线上某一点的σ与γ′的比值，来表示在某一值时的粘度，这种粘度称为表观粘度，用ηa表示。

在粘性流动中，流体具有剪切速率依赖性时的剪切应力与剪切速率之比值。 5、分子量分布指数：表征聚合物分子量的多分散性，其定义为试样中各个分子量与平均分子量之间差值的平方平均值。

6、韧性断裂：构件经过大量塑性形变后发生的断裂。 7、脆性断裂：构件未经明显的塑性形变而发生的断裂。

8、构型：是指分子中由化学键所固定的原子在空间中的几何排列。 9、构象：由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态称为构象。 10、柔顺性：高分子链能够改变其构象的性质。 11、链段：大分子链中可以独立运动的最小单元。

12、应力松弛：就是在恒定温度和形态保持不变的情况下，聚合物内部的应力随时间增加而逐渐衰减的现象。 13、滞后：聚合物在交变应力作用下应变落后于应

油田化学工程与应用

——聚合物驱数模

第1章 聚合物驱调研

第1章 聚合物驱调研

石油是我国重要的能源和化工基础原料，以目前的技术水平看，以聚合物驱油为核心的三次采油将成为普遍工业应用的油田主导开发方式，并步入快速发展的新时期。由于低品味储量的动用，使驱油用聚合物的发展出现了新情况、新问题，同时也对其研发应用提出了新的要求，其中主要是面对占资源总量过半的II、III类油藏的开采问题。目前II、III类油藏资源地层温度在70～95℃，地层矿化度在10000～30000mg/L，二价离子800mg/L，常用的水解聚丙烯酰胺（HPAM）在该条件下会出现严重的热降解、水解度增加、遇高价离子结合析出等问题，增粘效果变差。因此，适用于温度90℃，矿化度30000mg/L，二价离子800mg/L油藏条件下能满足粘度要求，并且性价比高，溶解性、稳定性、驱油性能好的产品，即耐温抗盐聚合物是国际上该领域科研机构的主要科研方向。

1.1 国外驱油用聚合物的发展

由于经济政策和自然资源的原因，国外对聚合物驱油做了细致的理论及实验研究，但未作为三次采油的主要作业手段。驱油用聚合物的理论自80年代成熟以来，并未有较大突破，而其发展主要受限于成本因素。理论上，在油气开采

材研1105 沈家锋

《聚合物结构与性能》 考试复习提纲答案完全版

温馨提示：共有10模块，每个模块出1道题，分出重点复习，红色为重点内容。

ⅰ

一、通过人类五次产业革命的学习给予了我们哪些启发？

人类五次产业革命分别是：(1)石器时代：300,000 BC — 3,500 BC，人类开始出现文明；(2)青铜器时代：3,000 BC — 十六世纪，生产力大大提升(3)蒸汽机时代：1600AD-20世纪，科学技术的发展，影响到社会的方方面面，人类文明得到飞速发展；(4)化学工业兴起时代： 20世纪，化学工业的兴起，使得化学材料进入人们的生活，成为不可或缺的一部分。(5)电气和微电子产业时代：20世纪下，生产的自动化程度，提高了劳动生产率。

总之，五次产业革命给我们的启示总结如下： 启示一：低级向高级发展

从历次产业革命演进规律来看，技术由低级向高级发展，产业也同样由低级向高级演进，其实质是解决人类生命体生存与延续。如果说前几次产业革命是满足人类生命体本身的维持需求，那么新一次产业革命，将主要满足延长生命体周期的需求。未来的产业革命，也仍然是围绕着维持与延长生命体的物质与精神需求，不断向高级发展。 2启示二：科技与产业之间的关系

科技与产业之间的

POSS/聚合物复合材料的制备及其鞣制性能铬鞣剂因性能优异而广泛使用,然而铬鞣法面临着巨大的环境压力,因此少铬或无铬鞣剂的开发势在必行。多面体低聚倍半硅氧烷（POSS）及POSS/聚合物复合材料具有纳米级立方体三维结构空腔,顶端或侧链可设计合成大量的活性基团,如氨基、羧基、羟基和磺酸基等,若将POSS作为鞣剂引入制革过程,POSS中的活性基团能与胶原纤维中的氨基、羟基、肽基发生氢键和电价键结合,故本文提出设计合成含羧基、含氨基的POSS分子及POSS/聚合物复合材料,将其用于皮革鞣制中,并对其鞣制性能进行研究。具体研究内容如下:（1）首先以乙烯基三甲氧基硅烷为原料,通过水解缩合法合成了笼型八乙烯基倍半硅氧烷（POSS-Vi）,进而与甲基丙烯酸聚合制得多羧基P （POSS-MAA）复合材料,采用核磁共振光谱仪（NMR）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、X-射线衍射仪（XRD）、透射电镜（TEM）和热重分析（TG）分别对笼型八乙烯基倍半硅氧烷和多羧基P（POSS-MAA）复合材料的结构和热稳定性进行了表征。结果表明:成功合成了POSS-Vi分子和P（POSS-MAA）复合材料,且POSS-Vi分子在PMAA基体中依然保持特殊的笼状结构,并均匀分散。

POSS/聚合物复合材料的制备及其鞣制性能铬鞣剂因性能优异而广泛使用,然而铬鞣法面临着巨大的环境压力,因此少铬或无铬鞣剂的开发势在必行。多面体低聚倍半硅氧烷（POSS）及POSS/聚合物复合材料具有纳米级立方体三维结构空腔,顶端或侧链可设计合成大量的活性基团,如氨基、羧基、羟基和磺酸基等,若将POSS作为鞣剂引入制革过程,POSS中的活性基团能与胶原纤维中的氨基、羟基、肽基发生氢键和电价键结合,故本文提出设计合成含羧基、含氨基的POSS分子及POSS/聚合物复合材料,将其用于皮革鞣制中,并对其鞣制性能进行研究。具体研究内容如下:（1）首先以乙烯基三甲氧基硅烷为原料,通过水解缩合法合成了笼型八乙烯基倍半硅氧烷（POSS-Vi）,进而与甲基丙烯酸聚合制得多羧基P （POSS-MAA）复合材料,采用核磁共振光谱仪（NMR）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、X-射线衍射仪（XRD）、透射电镜（TEM）和热重分析（TG）分别对笼型八乙烯基倍半硅氧烷和多羧基P（POSS-MAA）复合材料的结构和热稳定性进行了表征。结果表明:成功合成了POSS-Vi分子和P（POSS-MAA）复合材料,且POSS-Vi分子在PMAA基体中依然保持特殊的笼状结构,并均匀分散。

修改版

《聚合物结构与性能II》复习题 修改

以下是每位老师给出的复习题，每位老师会从自己给的复习题中抽出1-2道作为最终考题 考试时间：12月4日（第十四周 周五）晚 6：00

武德珍老师

1、简述聚酰亚胺的结构与性能 基本结构:

NOOArOONAr'n

基本性能:

1. 耐高温（Tg300℃以上，热分解温度500 ℃ 以上）和超低温（－269 ℃）； 2. 优异的力学性能：拉伸强度：100MPa以上，杜邦公司Kapton(均苯型)、 PMDA

（均苯四甲酸二酐）/ODA（二胺基二苯醚）-PI为250MPa，日本宇部Upilex （联苯型）为530MPa；

3.优异的化学稳定性；耐有机溶剂，耐稀酸，不耐水解，可用于回收。

4.其它性能：高阻燃性，为自熄性聚合物，低热膨胀系数，很好的介电性（低介电常数和介电损耗），耐辐照,无毒。

2、简述制备聚酰亚胺无机纳米复合材料的方法（两种以上）及其特点 （1）原位一步法（in situ single-stage）

a．表面镀银：将制备好的PI 母体溶液-聚酰胺酸溶液(PAA) 和银盐溶液混合成均相的溶液，浇铸成膜后，在薄膜进行热处理固化形成PI过程中，银离子可以在没有外加还原剂的情况下，通过热

交联或者固化是连结聚合物的独立大分子并形成由物理或者化学方法得到的一种三维结构。下面的“聚合物-交联-举例”图系统介绍了三个形成三维网络结构的连结大分子分子排列例子：

可以在两个主链之间直接连接； 或者通过中间组分、交联剂等组成的间接路径，分别连叉接到两个主链上；也可通过中间组分、交联剂等组成的间接路径，分别连接到悬挂的化学基团（交联点）上。

过氧化物或电子束照射常被用来进行直接交联。交联剂是通用的并且有不同的系列，其中包括聚氨酯用的异腈酸酯、聚乙烯用的硅烷，特种弹性体用的树脂或胺类……等等。

总的来说，处理方法可以分成以下几类：

化学反应涉及：添加交联剂、成型生

成的热量可能促进反应、挤出、烘烤、高压、盐浴、流化床、微波…...

辐射处理：电子束、紫外线、伽马射线、激光烧结…… 常规交联使用情况概述

环氧树脂可以通过基于酸类、胺类、氨基树脂、异氰酸酯、酚醛树脂等，进行冷，热固化体系交联；

氨基树脂可以通过基于异氰酸酯、羧酸或酐类、环氧树脂、酚醛树脂等，进行冷，热固化体系交联；

酚醛树脂可以通过基于酸类、环氧树脂和异氰酸酯等，进行冷&热固化体系交联； 醇酸树脂可以通过基于酸类、胺类、氨基树脂、异氰酸酯、酚醛树脂、过氧

液晶聚合物（LCP）的介绍

一、LCP的概述

液 晶高分子聚合物是80年代初期发展起来的一种新型高性能工程塑料，英文名为：Liquid Crystal Polyester，简称为LCP。液晶聚合物（LCP）是一种由刚性分子链构成的，在一定物理条件下能出现既有液体的流动性又有晶体的物理性能各向异性 状态（此状态称为液晶态）的高分子物质。液晶聚合物有溶致性液晶聚合物（LLCP）、热致性液晶聚合物（TLCP）和压致性液晶聚合物三大类。顾名思义， 溶致性液晶聚合物的液晶态是在溶液中形成，热致性液晶聚合物的液晶态是在熔体中或玻璃化温度以上形成，压致性液晶聚合物的液晶态是在压力下形成（此类液晶 高分子品种极少）。LLCP用来生产纤维，TLCP可注塑、挤出成型等。本文内容介绍的是热致性液晶聚合物。

热致性液晶聚合物是1976年美国Eastman Kodak公司首次发现PET改性对羟基苯甲酸（PHB/PET）显示热致性液晶之后才开始研究开发的，直到上世纪80年代中后期才进入实用阶段。美国 Dartco公司首先将“Xydar”的液晶聚合物投放市场，之后美国、日本等数家公司也相继研究出液晶聚合物。由于液晶聚合物在热、电、机械、化学方面 优良的综合性能越来越受到