简述高分子液晶材料的结构特点

简述高分子液晶材料的结构特点

0808010229 金俊

摘要：液晶相是不同于固相和液相的一种中介相态。本文系统地阐述了液晶高分子的分类及其结构特点，并用具体例子或者相应结构示意图形象说明。

关键词：液晶高分子、分类、结构

引言：

液晶高分子（简称LCP）是近几十年年迅速发展起来的新型高性能高分子材料，因具有独特的结构和优异的性能而引起世界各国的高度重视【1】。与普通高分子材料不同，其最大特点是在一定条件下能形成液晶态，此时分子排列存在位置上的无序性，但在取向上仍有某种程度的长程有序性。高分子液晶的研究已成为高分子学科发展的一个重要方向。随着高分子液晶材料合成研究的迅速发展,人们对高分子液晶的结构和性能研究产生了极大兴趣,并取得了很大的成就。

1 液晶高分子的分类

液晶是一类具有特殊性质的液体，既有液体的流动性又有晶体的各向异性特征。现在研究及应用的液晶主要为有机高分子材料。一般聚合物晶体中原子或分子的取向和平移都有序，将晶体加热，它可沿着2 个途径转变为各向异性液体。一是先失去取向有序而成为塑晶, 只有球状分子才可能有此表现, 另一途径是先失去平移有序而保留取向有序，成为液晶。研究表明, 形成液晶的物质通常具有刚性的分子结构，同时还具有在液态下维持分子的某种有序排列所必需的结构因素，这种结构特征常常与分子中含有对位次苯基、强极性基团和高度可极化基团或氢键相联系【2】。

1.1 根据液晶分子结构特征

根据刚性部分在分子中的相对位置和连接次序，可将其分成主链型高分子液晶和侧链型高分子液晶。在高分子液晶中，刚性部分如果处于聚合物主链上，即为主链型液晶；刚性部分如果是由一段柔性链与聚合物主链相连．成梳状，即为侧链型液晶。在物理化学性质上方面，主链型液晶与侧链型液晶表现出相当大的差异。

1.2 根据液晶形态【3】

根据刚性分子链堆砌所形成的物理结构，可分为三种织态结构：即向列型液晶、近晶型液晶和胆甾型液晶(图1)。

在近晶型液晶中，棒状分子形成层状结构，每个分子都垂直于层面或与层面成一定角度排列。无论取何种排列状态，分子之间都是互相平行排列的。这种排列的分子层之间的作用力比较弱，相互之间易于滑动，因而近晶型液晶呈现二维

流体的性质。分子可以前后、左右滑动，但不能在上下层之间移动；分子质心位置在层内无序，可以自由平移，从而有流动性，但粘滞系数很大。

向列型液晶分子沿长轴方向平行排列，分子间保持与近晶型液晶相似的平行关系。分子能上下、左右、前后滑动，呈现一维有序，重心位置无序，有很大流动性。产生这种流动性的原因主要是由于向列型液晶各个分子容易顺着长轴方向自由移动。

胆甾型液晶是向列型液晶的一种特殊形式。分子排列成层，层内分子排列成向列型；分子长轴平行于层的平面，层与层间分子长轴逐渐偏转，形成螺旋状。由于这些扭转作用，可以使反射自光发生色散，透射光发生偏转，具有独特的光学性质。

1.3 根据液晶形成条件

按液晶的形成条件，可分为溶致性液晶、热致性液晶、压致型液晶等等。溶致性液晶是在溶解过程中液晶分子在溶液中达到一定浓度时形成有序排列。产生各向异性构成液晶。热致性液晶是在加热熔融过程中，不完全失去晶体特征，保持一定有序性的三维各向异性的晶体所构成的液晶。

2 液晶高分子的结构

液晶高分子的结构应该满足液晶相的取向要求。通常，能够形成液晶的高分子应由以下结构单元组成。

2.1 液晶基元

能够形成液晶的物质，通常具有刚性结构。其分子长（L）和宽（D）的比例R>>1，呈棒状。例如，4,4'-二甲氧基氧化偶氮苯（1）液晶，分子的长宽比

R≈2.6，长厚比R'≈5.2。所以，液晶基元通常是由连接官能团（interconnecting group）将两个或以上刚性环连接起来形成的。例如，二联苯、三联苯，苯甲酰氧苯、1,2-二苯基乙烯、1,2-二甲苯基乙炔和苯甲亚胺基苯等，具有刚性和棒状外形，构成了常见的液晶基元。除了芳环以外，刚性环还可以是反式-环己烷、反式-2,5-双取代基-1,3-二氧环戊烷和1,3-二硫杂环己烷等。连接官能团一般为—CH2=N—，—N=N—，—（—CH=CH—）n—和—CH2=N—N=CH2—等。含有双键或炔基的官能团能限制刚性环的自由旋转，增加分子长度和维持分子的刚

性。由于酯基和酰胺基的共振作用，限制了酯碳氧键（或酰胺的碳氮键）的自由旋转，也是有效地连接官能团。

2.2 柔性间隔基

一般液晶基元通过柔性间隔基接到高分子主链上，形成液晶高分子。例如，液晶聚合物2是通过柔性间隔基，六亚甲基将二联苯液晶基元接到聚甲基丙烯酸酯主链上。该聚合物在温度119—136℃之间，呈近晶型液晶。若二联苯不通过间隔基，直接接到高分子主链上，如聚合物3；或者只通过一个亚甲基接到高分子主链上，如4，均不呈现液晶相，是无定形聚合物。这是由于高分子链的热运动，趋向于形成无规线团，妨碍了液晶基元取向形成液晶相。柔性间隔基的去耦作用，是指高分子主链的热运动对液晶基元取向的影响减小了。显然，间隔基的长度对

液晶相的形成和稳定性是有影响的。

2.3 高分子液晶的结构

根据液晶基元在高分子链中的位置，液晶高分子可分为：

（1）主链型液晶高分子。是指液晶基元在高分子的主链上的液晶高分子。它可以是由连接官能团将液晶基元联起来，形成的高分子，如图2（a）所示。例如，对苯二甲酰对苯二胺（PPTA），是一溶致型液晶。也可以通过高分子链将液晶基元连起来，形成高分子液晶，如图2（b）所示。例如，对二甲酸乙二醇酯（PET）与对羟基苯甲酸（HBA）的共聚物5。可以看出是高分子链将液晶基元苯甲酰氧苯连起来形成的。

图2 主链液晶高分子示意图

（2）侧链型液晶高分子。是指液晶基元在高分子的侧链上，如图3所示。例如，聚甲基丙烯酰氧己基氧联苯腈的侧链上含有液晶基元联苯腈。图3所示的侧链液晶高分子的主链为线形聚合物。除此之外，也有液晶基元连接到环状齐聚物上；或者多个液晶基元键联后，通过柔性间隔基，接到高分子主链上。由于这类高分子液晶的合成相对容易，变化参数较多，例如，主链的种类、相对分子质量、规整度、柔性间隔基的种类和长度等，所以研究得较为广泛。

图3 侧链高分子液晶结构示意图

（3）混合型液晶高分子。这类液晶高分子是指在主链和侧基上，均含有液晶基元，如图4所示。液晶基元通过柔性间隔基连接到液晶主链的柔性间隔基上[见图4（a）]；或者连接到主链的液晶基元上[见图4（b）]；或接到刚性的主链上[见图4（c）]，即主链上无柔性间隔基，只有刚性液晶基元。两个相交的液晶基元，插入到柔性聚合物主链上[见图4（d）]。

图4 混合型液晶高分子的结构示意图

一般来讲，液晶高分子中应含有液晶基元和柔性间隔基。随着研究的深入，也发现有的液晶高分子中，并不一定存在明确的液晶基元。例如聚合物6上，并不包含参见的刚性液晶基元，却能在很广的温度范围内出现液晶相。

2.4 溶致型液晶和热致型液晶

溶致型液晶高分子是指聚合物在加热过程中，达到一定浓度时，形成了有序排列，产出各向异性。例如聚对氨基苯甲酰胺（PpBA）在N,N-二甲基甲酰胺溶液中（有时要加入一些氯化铝或氯化钙）可以形成液晶。

热致型液晶高分子是指聚合物在加热熔融过程中，达到一定温度时，高分子位置有序逐渐消失，但保留取向有序，具有各向异性，形成液晶相。

3 结论

随着液晶高分子理论的日渐完善，人们对液晶高分子的结构特点也日益清晰。在高分子液晶应用日益广范的同时，通过对其结构研究改造，人们不仅开发了大量的高强、高模以及具有显示和信息存储功能的高分子液晶材料，同时还在不断探索在其他领域的应用。可以肯定的是，作为一门交叉科学，高分子液晶材料科学在高性能结构材料、信息记录材料、功能膜及非线性光学材料等方面的开发中必将发挥越来越重要的作用【4】。

参考文献：

【1】液晶高分子及其原位复合材料研究进展—王宏刚，简令奇，杨生荣—中国科学院兰州化学物理研究所,固体润滑国家重点实验室,甘肃,兰州,730000—高分子材料科学与工程2003,19(5)

【2】高分子液晶材料的应用及发展趋势—王瑾菲，蒲永平，杨公安，杨文虎—陕西科技大学材料科学与工程学院西安710021—陶瓷2009

【3】高分子液晶材料及应用—李岳姝—鸡西大学安全系,黑龙江,鸡西,158100—黑龙江科技信息2008(24)

【4】高分子液晶材料的研究现状及开发前景—郭玉国，张亚利，赵文元，孙典亭—青岛大学化工系，青岛266071—青岛大学学报2000.15（3）

《功能高分子与新技术》何天白，胡汉杰主编，化学工业出版社，2000.12

《功能高分子》潘才元编著，科学出版社，2006

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。

高分子材料论文

高分子材料与成形 14商贸2班梅文祥10号 摘要： 高分子，即高分子化合物，是由千百万个原子彼此以共价起来的大分子，因此又称为高聚物或聚合物。髙分子的特点是分子量大，高达104～106，并且分子量具有多分散性，其相对分子质量一般都在几万到几百万。通常把相对分子质量在一万以上的分子称为高子。高分子是用相对分子质量、聚合度（重复的结构单元数）或分子链的长度来描述的。高分子材料的性能不仅与聚合物的化学性质有关，而且还与诸如结晶的程度和分布，高分子链长的分布，添加剂（如填料，增强剂和增塑剂等）的性质和用量等许多因素有关。 关键词：塑料、纤维、增塑剂、聚合物 前言：高分子，即高分子化合物，是由千百万个原子彼此以共价起来的大分子，因此又称为高聚物或聚合物。髙分子的特点是分子量大，高达104～106，并且分子量具有多分散性，其相对分子质量一般都在几万到几百万。通常把相对分子质量在一万以上的分子称为高分子。高分子是用相对分子质量、聚合度（重复的结构单元数）或分子链的长度来描述的。高分子材料的性能不仅与聚合物的化学性质有关，而且还与诸如结晶的程度和分布，高分子链长的分布，添加剂（如填料，增强剂和增塑剂等）的性质和用量等许多因素有关。 高分子材料的分类有：塑料、橡胶、纤维等；

高分子材料的添加剂有：增塑剂、防老剂、填充剂、阻燃剂等。 正文： 1-1 高分子材料的分类 一、塑料 塑料分为热塑性和热固性塑料。热塑性塑料是指在一定温度围具有可反复加热软化、冷却后硬化定型的塑料。常用的热塑性塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等。热固性塑料是指经加热（或不加热）就变成永久的固定形状，一旦成形，就不可能再熔融成形的塑料。常用的热固性塑料有酚醛塑料、脲醛塑料等。塑料按使用情况又分为通用塑料、工程塑料及特种塑料。通用塑料价格便宜、产量大、成型性好，广泛用于日用品、包装、农业等领域，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛和脲醛塑料。工程塑料指能承受一定的外力作用，具有较高的强度和刚度并具有较好的尺寸稳定性，如聚甲醛、聚砜、聚碳酸酯、聚酰胺、ABS等。特种塑料具有如耐热、自润滑等特异性能，可用于特殊要求如氟塑料、有机硅塑料、聚酰亚胺等。 二、橡胶 橡胶具有高的弹性、电绝缘性和缓冲减振性。橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶。天然橡胶的弹性好、强度高、耐屈挠性好、绝缘性好。这些性能都是合成橡胶所不及。因此，天然橡胶至今仍是最重要的一种橡胶。天然橡胶的加工性、粘合性、混合性良好。合成橡胶的种类很多，按其性能和用途可分为通用合成橡胶和特种合成橡胶。通用合成橡胶一般用以代替天然橡胶来制造轮胎及其它常用橡胶制品，如丁

高分子材料常见知识简答

简单题： 1.超高分子量聚乙烯的性能特点，加工特点？ 答：超高分子量聚乙烯为线型结构，其具有极佳的耐磨性，突出额高模量，高韧性，优良的自润滑性以及耐环境应力开裂性，摩擦系数低，同时还具有优异的化学稳定性和抗疲劳性。由于其相对分子质量极高，因而它的熔体粘度就极大，熔体流动性能非常差，几乎不流动，所以其不宜采用注射成型，宜采用粉末压制烧结。其与中相对分子质量聚乙烯、低相对分子质量聚乙烯、液晶材料或助剂共混后，具有了流动性。 2.硅烷交联两步法（水解、接枝） 两步法的原理是首先将乙烯基硅烷在熔融状态下接枝到聚乙烯分子上，在接枝过程中通常采用有机过氧化物作为引发剂。过氧化物受热分解产生的自由基能夺取聚乙烯分子链上的氢原子，所产生的聚乙烯大分子链自由基就能与硅烷分子中的双键发生接枝反应。接枝后的硅烷可通过热水或水蒸气水解而交联成网状的结构。 3.论述聚丙烯结构与性能特点，加工特性？ 聚丙烯具有优良的抗弯曲疲劳性，强度、刚度、硬度比较高，具有优异的电绝缘性能，主要用于电信电缆的绝缘和电气外壳，具有良好的耐热性，在室温下不溶于任何溶剂，但可在某些溶剂中发生溶胀。耐候性差，易燃烧。 加工性能：

①其吸水率低，因此成型加工前不需要对粒料进行干燥处理。 ②聚丙烯的熔体接近于非牛顿流体，粘度对剪切速率和温度都比较敏感，提高压力或增加温度可以改善其熔体流动性。 ③聚丙烯是结晶类聚合物，所以成型收缩率比较大，且具有较明显的后收缩性。 ④聚丙烯受热时容易氧化降解，在高温下对氧特别敏感，为防止其在加工过程中发生热降解，一般在树脂合成时即加入抗氧剂。 ⑤聚丙烯一次成型性优良，几乎所有的成型加工方法都可适用，其中最常采用的是注射成型和挤出成型。 4.简述聚1-丁烯与其它聚烯烃相比，聚1-丁烯的特点？ 1、具有刚性 2、较高的拉伸强度 3、好的耐热性 4、良好的化学腐蚀性以及抗应力开裂性，在油、洗涤剂和其它溶剂中，不会像高密度聚乙烯等其它聚烯烃一样产生脆化，只有在98%浓硫酸，发烟硝酸，液体溴等强度氧化剂的作用下，才会产生应力开裂。 5、优良的抗蠕变性，反复绕缠而不断，即使在提高温度时，也具有特别好的抗蠕变性 6、具有超高相对质量聚乙烯相媲美的非常好的耐磨性 7、可容纳大量的填料，在90-100℃下可长期使用。 5.论述聚氯乙烯结构与性质的关系？

根的形态与结构教案

华师大版《科学》八（上）第六章《植物的新陈代谢》 第一节绿色植物的营养器官（第一课时：“根的形态和结构”） 宁海县教育局教研室邵万亮 一、教材分析： 1、本节内容的地位：是学习营养器官、新陈代谢的重要基础。 2、教学目标的确立： 知识与技能：了解根的形态与结构，知道根的结构与功能相适应的辩证关系。 过程和方法：通过对不同根形态的观察、根内部结构的显微图片的观察和讨论、新培养的生有大量根毛的根尖的观察，培养学生的观察、对比、分析、归纳和协作等能力。 情感和态度：通过结构与功能相适应的关系、从根形态的一般到特殊等教育，使学生形成辩证思想；通过观察、分析讨论，激发学习兴趣，逐步形成协作精神；通过根尖的感性认识，激发学生的探究兴趣。 3、教学重点：根尖的结构及其功能是学习新陈代谢的重要基础，因此是本节教学的重点。 4、教学难点：根的伸长过程、识别根尖各部分的细胞特点，因内容抽象，故是本节教学的难点。 5、教科书内容编排：①由表及里（形态→结构→功能）；②由一般到特殊、共性到个性；③重视观察、对比、分析、归纳、辩证思维等能力的培养；④了解根的一般知识。 二、课前准备 1、布置学生采集不同类型的根，教师再准备一些学生不易带来的变态根； 2、培养学生分组观察用的根尖（带根毛）； 3、分组实验有关的仪器：放大镜、显微镜、根尖纵切永久切片、镊子等 三、教学过程 （一）复习引入 师：青菜是同学们熟知的植物，你们知道它有哪些器官吗？ 生：根、茎、叶。 师：知道哪部分是茎吗？（展示处于营养生长期的青菜图片）。 生：指认图片上的根、茎、叶。 师：青菜还有其它器官吗？ 生：花、果实、种子。 师（展示处于生殖生长期的青菜图片，认学生再认植物的整体结构，并对学生回答给予肯定，）：青菜的这些器官如何分类？ 生：根、茎、叶是营养器官，花、果实、种子是生殖器官。 师：这节课我们开始学习“§6-1绿色植物的营养器官”（板书）。 设计意图：复习初一知识，为引入新课作铺垫。 （二）新课教学 师：植物含有人体必须的多种营养，我们天天都要与食用一些植物，你们能各举出一种分别食用某一种器官的植物名称吗？ 生：花生主食种子、黄花菜主食花、西瓜主食果实、甘蔗主食茎、萝卜主食根、菠菜主食叶（学生回答活跃，需要教师进行调控，并对答案进行评价，当教师无法评价时，可问学生“你是怎么知道它是ΧΧ器官的？”） 师：看来同学们已经认识了不少的植物，接下来认我们对植物作进一步的了解。 活动1、同学间交换观察并比较课前采集的不同根的形态和组成，根据根的形态和组成的特

鸟类飞行的形态结构特征

鸟类飞行的形态结构特征 厦门市林业局邱春荣 鸟类的运动方式有飞翔、攀缘、步行、奔跑、跳跃、游泳和潜水等，而飞翔运动使鸟类在自然选择中占了优势。飞翔可以避开陆地上的捕食者，也可以又快又广阔地迁飞到新的越冬区和繁殖区，春秋季节的南北迁徒，还能得到整年的有利气候条件。 为什么鸟类适于在空中飞行呢？因为鸟类的身体有与飞行相适应的各种形态结构： 1、外形与羽毛，鸟类的身体呈梭形，构成流线型的外廊，体表被覆着一种奇特的自然构造——羽毛，它重量极轻而结构甚精巧，在受到损坏时易于修理和更换，比蝙蝠的皮膜有更好适应飞行的能力。 2、翼，鸟类的飞羽着生于前肢，形成能够伸缩与折叠的两翼，翼的前缘厚，后缘薄，穿过空气时阻力小并能产生升力。而后缘上着生的飞羽（初级飞羽和次级飞羽）则扩大了翼的表面积，产生了强大的浮力和飞行动力。 3、骨骼和肌肉，鸟类的骨骼薄、空（骨腔大，腔内还充满了空气）、轻的特点，非常适于空中飞行，由脊柱和肋骨、胸骨构成的胸廊连同腰带是全身（包括两翼）的主要支持结构，并且鸟类的胸、腰、荐、尾各部脊椎适度愈合成块，支撑机体，使飞行时身体平稳，

生在胸骨上的龙骨突，附着有特别发达的飞行肌肉——胸肌，约占体重的1/5，它能发出强大的动力，牵引翼的扇动。 4、消化系统，鸟口中无牙，也无牙床，上下颌骨及其他与取食有关的骨骼退化，减轻头骨的重量，达到合理的身体配重。鸟类的嗉囊、腺胃、肌胃是鸟类快速取食与消化的另一种适应。鸟类飞行要消耗大量的能量，有的鸟一天消耗的食物约等于它的体重，有的鸟则超过本身体重的好几倍（人为财死，鸟为食亡）。这样大的取食量，若通过牙齿咀嚼吞咽，来从食物中获得营养就难以维持飞行时的能量消耗。因此鸟类在取食时，总是把食物直接快速吞咽，再由消化系统的各部分继续消化。 5、呼吸系统，鸟类有一个十分特别的呼吸系统，表现在具有非常发达气囊和气管。气囊广布于内脏、骨腔和肌肉之间，这些气囊使鸟类在吸气及呼气过程中，肺内均有富含氧气的空气流过，在吸气和呼气时肺叶都能进行气体交换，是谓双重呼吸，从而提高鸟类的呼吸效率。鸟类的新陈代谢快，又没有散热的汗腺，所以气囊又兼有调节体温、降低鸟体的比重、减小飞翔运动引起的内脏间及肌肉间的磨擦。 6、内脏特化，鸟类心脏的相对大小在所有脊椎动物中居首位，约占体重的0.4%-1.5%，心脏容量大，心跳频率快，一般为300-500次/分钟，血流速度快，有利于氧气、营养物质及代谢废物的交换与

功能高分子材料的特点2

功能高分子材料的特点：具有一定的力学性能，还具有某些特定功能的高分子材料。 材料的一次功能：当向材料输入的能量和信息与从材料输出的能量和信息属于同一形式时，即材料仅起能量和信息传递作用时，材料的这种功能成为一次功能。 材料的二次功能：当向材料输入和输出的能量不同形式时，材料起能量转换作用，这种功能称为二次功能。有人把只具有二次功能的材料称为功能材料。 功能高分子材料按功能性的分类：磁，热，声，机械，生物，化学，光，电 功能高分子材料和功能高分子的区别：功能高分子包括功能高分子材料。 官能团和功能高分子材料功能性的关系：1.官能团的性质对高分子的功能起主要作用。2.聚合物与官能团协同作用。3.聚合物骨架起作用。4.官能团起辅助作用。 功能高分子材料的制备：1.通过高分子或小分子的化学反应。2.通过特殊加工。3.通过普通聚合物与功能材料复合。 吸附树脂：是一类多孔性的，适度交联的高分子聚合物。 吸附树脂的成孔：1。惰性溶剂制孔。2.线性高分子制孔。3.后交联成孔。 吸附选择性：1.水溶性不大的有机化合物容易被吸附，且在水中的溶解性越差越容易被吸附。2.吸附树脂难于吸附溶于有机溶剂中的有机物。3.当化合物的极性基团增加时，树脂对其吸附能力也随之增加，如果树脂和化合物之间能发生氢键作用，吸附作用也将加强。4.在同一树脂中，树脂对体积较大的化合物的吸附作用较强。 最早的离子交换功能树脂：甲醛与苯酚和甲醛与芳香胺的缩聚产物。 树脂的物理结构分类：凝胶型，大孔型和载体型离子交换树脂。 交联聚苯乙烯球粒的制备：制备交联聚苯乙烯球粒所用的单体为苯乙烯和二乙烯苯，在热引发剂的作用下将他们在水箱中进行悬浮聚合，得到珠状苯乙烯-二乙烯苯共聚物。 树脂的外形为球形的颗粒，颗粒的大小将会影响到它的使用性能。因此树脂颗粒的直径是其重要的性能指标。。 均一系数：表示粒径均一程度的参数，其数值越小，表示颗粒大小越均匀。 树脂的含水量：水的存在一方面是树脂的离子化集团和要交换的化合物分子离子化，以便进行交换;另一方面是树脂溶胀，产生内部的凝胶孔，以利于离子能以适当的速度在其中扩散。但如果含水量太大，则会降低离子交换树脂的机械强度和体积交换容量。离子交换树脂的含水量一般为：30%~80%，随树脂的种类和用途而变。 树脂的交换容量：离子交换树脂的交换容量是指单位质量或单位体积数值在一定条件下表现出的可进行离子交换的例子集团的量。 离子交换树脂对价数较高的例子的选择性较大。离子交换树脂的性能劣化：当离子交换树脂使用一段时间后，会发生处理液的纯度下降与收得量下降等现象，这是由于离子交换树脂的性能下降造成的。其原因可能有离子交换机的化学分解，有机物及腐蚀生成物等不纯物的污染，离子交换树脂的物理破碎。 离子交换树脂在重金属的提取，水处理，化学反应的催化方面均有重要的应用。 高吸水性树脂分类（原料）：天然淀粉类，纤维类衍生物，合成树脂。 合成树脂：聚丙稀酸盐系，聚乙烯醇系，聚氧化乙烯系。 什么叫絮凝剂：能吸收污染物以及待吸收物的高分子液剂。 絮凝剂分类:无机高分子絮凝剂，微生物絮凝剂，有机高分子絮凝剂。 絮凝剂的作用方式：1。带电的絮凝剂可以与带相反电荷的微粒作用使电荷中和，降低微粒的双电层厚度，促进微粒间的相互碰撞。2.一个分散微粒可以同时吸附两个以上的高分子连，在高分子链间起吸附架桥的作用，由于高分子链包覆使微粒变大而加速沉降。3.一个高分子链也可以同时吸附两个以上的微粒，高分子可以在多处与微粒结合一同下降。 影响有机高分子絮凝剂絮凝效果的因素：1.分子链结构的影响。2.悬浮体系的性质。3.使用方法的影响。 高分子分离膜的分类：分离膜分离时所选择的球粒的大小,还可分为微滤膜，超滤膜，纳滤膜，反渗透膜。 结构的分类：对称膜和不对称膜，每种膜又可由 均质膜和多孔膜或两者共同组成。 不对称膜：结合了致密膜和高选择性和多孔膜的 高渗透速率的优点。 膜的材料性能：在膜分离技术上的实现，还必须 以合理的膜组件作为载体。 分离膜的指标：选择性和透过性。分离作用主要 依靠过筛作用和溶解扩散作用两种。 多孔膜的分离机理：主要是筛分原理。 致密膜的传质和分离机理是溶解-扩散激励，即 在膜上有的溶质分子或气体分子溶解于高分子 膜界面，按扩散定律通过膜层，在下游界面脱溶。 提高透过量：增加表面积，增加膜的渗透系数和 减小膜的厚度的方法来提高膜的透过量。 高分子分离膜的材料：纤维素衍生物，聚砜类， 聚酰胺类及聚酰亚胺类，聚酯类，聚烯烃类，乙 烯基类高聚物，有机硅聚合物，含氟聚合物，甲 壳素类，高分子合金膜，液晶复合高分子膜。 高分子分离膜的制备：烧结法，拉伸法，径迹蚀 刻法，相转化法。 压力驱动膜过程:微滤，超滤，纳滤，反渗透。 浓度差驱动的膜分类：1.气体分离膜。2.渗透蒸 发膜。 材料的导电性能：材料在电场作用下能产生电流 是由于介质中存在能自由迁移的带电质点，这种 带点质点被称为载流子。 高分子材料的到点特点：导电高分子材料具有质 量轻，易成型，电阻率可调节，克通过分子设计 合成出具有不同特性的导电性等特点。 离子电导和电子电导区分：电导率的压力依赖性 来区分。 导电高分子材料分类：按照材料的结构与组成， 可分为结构性和复合型 结构性导电高分子材料主要有：1.π共轭系高分 子。2.电荷转移型高分子络合物。 复合型导电高分子材料得导电机理：随着填料浓 度增加，填料颗粒接触机会增多，电导率逐步上 升。当填料浓度达到某一临界值时，体系内的填 料颗粒相互接触形成无线电网。这个无线电网就 像金属网贯穿于高聚物中，形成导电通道，电导 率急剧上升，使聚合物成为导体。 金属填充型导电高分子材料的导电性的影响因 素：1.金属性质。2.金属含量。3.金属颗粒形状 与大小。4.外磁场。5.聚合物与金属颗粒的相容 性。 含碳黑聚合物导电性的影响因素：1.电场强度对 导电性的影响.2.温度对导电性的影响。3.加工方 法对导电性的影响。 结构型导电高分子材料：纯粹的结构型导电高分 子材料至今只有-聚氮化硫-（SN）X 一类。 按高分子材料的结构特征和导电机理分类：共轭 体系聚合物，高分子电解质，电荷转移络合物和 金属有机螯合物。 具有结构性共轭体系必须具备以下条件：1.分子 轨道能够强烈离域。2.分子轨道能够够互相重 叠。 共轭高聚物的导电机理：在电子导电聚合物的导 电过程中，载流子是聚合物中的自由电子或空 穴，导电过程需要载流子在电场作用下能够在聚 合物内作定向迁移形成电流。 有机聚合物成为导体的必要条件：应有能使其内 部某些电子或空穴具有跨建离域移动能力的大 共轭结构。 导电性：随着共轭高分子链的延长，π电子数增 多，高聚物的导电性能提高。 受阻共轭：共轭分子轨道上存在缺陷。 掺杂的方法：化学掺杂和物理掺杂 影响掺杂共轭高聚物导电性能的因素：1，掺杂 剂的用量及种类。2.温度的影响。聚合物电导率 与分子中共轭链长度之间的关系。 离子导电高聚物：作为固体的，必须对离子化合 物具有溶剂化作用。 材料的压电效应及表征：是不对称晶体再外加机 械力的作用下能发生极化，从而产生电压；反之， 变种晶体在高电场作用下也能产生机械的现象。 超导态特征：电阻为零；超导体内部的磁场为零； 超导电只有在临界温度以下才会出现；超导现象 存在临界磁场，磁场强度超越临界值，则超导现 象消失。 光化学第二定律：一个分子只有在吸收了一个光 量子之后，才能发生光化学反应。 光引发剂和光敏剂的异同：二者均能促进光化学 反应的进行。不同在于-光引发剂吸收光能侯跃 迁到激发态，当激发态能量高于键断裂所需的能 量时，光敏剂吸收光能后跃迁到激发态，然后发 生分子内或分子间能量转移，将能量传递给另一 个分子。光敏剂回到基态。光敏剂的作用类似于 化学反应的催化剂。 光敏剂的作用机理：能量转移激励，夺氢机理和 生成电荷转移复合物机理。 光敏涂料体系的构成：主要由光敏预聚物，光引 发剂和光敏剂，活性稀释剂以及其他添加剂等构 成。 活性稀释剂：1.单丙烯酸脂类，2。双。3.三。4. 四。 增塑性稀释剂用途：改善涂层的韧性及流动性。 光致抗蚀剂和光刻胶：在化学腐蚀阶段对氧化层 起保护作用，这一方法称为光刻工艺。具有这种 性能的感光高分子材料为题。 聚合物抗老化的基本措施和基本原理：1.对有害 光线进行屏蔽，吸收或者将光能转化成无害形 式，防治自由基的产生；2.切断光老化链式反应 的进行路线，使其对聚合物主链不产生破坏力。 高分子光稳定剂的种类：1.光屏蔽剂。2.激发态 猝灭剂。3.抗氧剂。4.聚合物型光稳定剂。 光致变色原理：1.化学过程：变色现象大多与聚 合物吸收光后的结构变化有关系。2。物理过程: 通常是有机物质吸收光而激发生成分子激发态， 主要是形成激发三线态。而某处处于激发三线态 的物质允许进行三线态。-三线态的跃迁，此时 伴随有特征的吸收光谱变化而导致光致变色。 光导电性特性一般用电导率表示。 光导电性：材料在无光照的情况下呈现电解质的 绝缘性质。电阻率非常高，而在受到一定波长的 光照射后，电阻率下降，呈现到导体或半导体性 质的现象。 载体判断：测定材料光照射面试加正电压，如果 电流增加，可以认为空穴是主要载流子；反之， 则电子是主要载流子。 光导电机理：材料内部原本处在束缚状态下的电 子，因为受到特定波长的照射后产生载流子。同 时吸收了光相对应的能量后，表现出导电能力。 形成载流子过程：第一步时光活性高分子中的基 态电子吸收光能后至激发态，即价带中的电子进 入导带。第二步再外加电场的作用下，电子-空 穴对发生解离，产生自由电子或空穴成为载流 子。 提高光导电体性能：1.在光照条件下，光激发效 率越高，激发态分子越多。2.降低辐射合肥辐射 耗散速率。3.加大电场强度。 静电复印过程：充电-光照呈像-静电显影-图像转 移，定影，加热。 静电复印：在复印过程中光导体在光的控制下收 集和释放电荷，通过静电作用吸附带相反电荷的 油墨。 生物相容性概念：是生物医用材料与人体之间相 互作用产生各种复杂的生物，物理，化学反应的 一种概念。 聚氨酯：一类物理性质变化范围广的高分子材 料。 液晶:处于液态和晶态之间的中间态称为液晶 态，处于液晶态的物质称为液晶。 液晶分类：1.向列型液晶。2.近晶型液晶态。3. 胆淄型液晶。 主链高分子液晶特点：1.主链液晶高分子具有高 强度，高模量，自增强性能。2.具有突出的耐热 性，优异的耐冷热交变性能。3.具有优良的耐腐 蚀性。4.阻燃性能好。5.优异的电性能。6.优良 的成型加工性能。7.线膨胀系数极小。8.具有优 异的耐辐射性能和对微波的良好透明性。 形成液晶的分子的条件：1.分子具有不对称的几 何形状。2.分子应含有苯环，杂环，多重键等刚 性结构。3.分子间要有适当大小的作用力。 溶致液晶：当溶解在溶液中的液晶分子的浓度达 到一定值时，分子在溶液中能够按一定有序排 列，呈现部分晶体性质。当溶解的是高分子液晶 时，称为容致型高分子液晶。 纳米材料：在三维空间上至少有一位处于纳米尺 度范围的物质。 纳米效应的表现：1.小尺寸效应。2.表面效应。 3.宏观量子隧道效应。 纳米复合材料特点：1，具有同步的增韧增强效 果。2.加入少量的纳米粒子可以大幅度提高材料 的强度和模量。3.利用纳米复合材料可以开发新 的功能性的材料。 纳米复合材料的制备：共混法，溶胶-凝胶法， 抽层法 。

高分子材料结构特点及形成原因

高分子材料的结构特点及形成原因 刘海翔 103511072 摘要：简单综述了高分子材料的结构特点，包括高分子链结构、晶体结构和微区结构等，同时简要阐述这些结构特点是如何形成的。 关键字：高分子材料；结构特点 高分子材料也称为聚合物材料，它是以聚合物为基体组分的材料，除基本组分聚合物之外，为获得具有各种实用性能或改善其成型加工性能，一般还有各种添加剂。高分子材料之所以成为聚合物材料是由于高分子材料一般是由大量小分子化合物在一定条件下发生聚合反应，当聚合分子量达到一定值时，聚合物的性质显著改变，从而具备单独小分子化合物不可能具有的特殊性质。因此，高分子材料目前已被广泛应用于各个领域。 影响物质性能的因素有很多，其中最重要的是化学组成和结构特点。很显然，由不同的小分子聚合而成的聚合物具有不同的结构和性质。对高分子材料而言，决定其性质的主要是其结构特点，原因是高分子材料由无数小分子通过一定的形式结合在一起的过程中有多种结合方式，而不同的结合方式势必会影响到材料的性质。大多数高分子材料均具有以下结构特点：高分子材料的链结构，高分子链通常由103到105个结构单元构成；由于高分子链聚集形态的不同导致高分子材料不同的晶体结构；由于各种添加剂的加入，会使得高分子材料的局部结构发生改变，类似于普通晶体的掺杂特性。 高分子的链结构 高分子链结构是指单个高分子化合物分子的结构，链结构主要包括高分子链的组成与结构和高分子链的分子量与构象。高分子链的组成是由聚合单体决定的，通常对某一种高分子材料而言，单体的组成并不是研究的主要对象。即使高分子链具有相同的组成，材料的性能也可能不同，这可能与高分子链的形态有关。图１展示了常见的分子链形态。

第七章 高分子的结构 习题与思考题

第七章高分子的结构 习题与思考题 1．高分子的结构有何特点？高分子结构可以分为哪些结构层次？各结构层次包括哪些内容？它们对聚合物的性能会产生什么影响？ 特点：①链式结构：结构单元103-105数量级 ②链的柔顺性：内旋转产生非常多的构象 ③多分散性，不均一性，长短不一。 ④结构单元间的相互作用对其聚集态结构和物理性能有着十分重要的影响。 ⑤凝聚态结构的复杂性：包括晶态、非晶态，球晶、串晶、单晶、伸直链晶等。 ⑥可填加其它物质改性。 分为：链结构和聚集态结构。 内容：链结构分为近程结构和远程结构。近程结构主要涉及分子链化学组成、构型、构造；远程结构主要涉及分子链的大小以及它们在空间的几何形态。聚集态结构包 括晶态、非晶态、液晶态、取向态结构及织态结构等。 影响：高分子结构中各个结构层次不是孤立的，低结构层次对搞结构层次的形成具有较大影响，近程结构决定了高分子的基本性能，而聚集态结构直接影响高分子的使 用性能。 2．写出线型聚异戊二烯的各种可能构型。 顺式1，4-加成反式1，4-加成1，2－加成全同立构1，2－加成间同立构 1，2－加成无规立构3，4－加成全同立构3，4－加成间同立构3，4－加成无规立构 3．名词解释 （1）构型：是指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。 （2）构象：由于分子中的单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态 （3）链柔性：高分子链能够通过内旋转作用改变其构象的性能 （4）内聚能密度：：单位体积的内聚能，CED = ?E/Vm。内聚能是克服分子间作用力，把1mol液体或固体分子移至分子引力范围之外所需的能量 （5）结晶形态：试样中结晶部分所占的质量分数(质量结晶度xcm)或者体积分数(体积结晶度xcv)。 （6）取向：聚合物取向是指在某种外力作用下分子链或其他结构单元沿着外力作用方向择优排列 （7）液晶：一些物质的结晶结构受热熔融或被溶剂溶解后，表观上虽然变成了具有流动性的液体物质，但结构上仍然保持着晶体结构特有的一维或二维有序排列，形成一种兼有部分晶体和液体性质的过渡状态 4．聚合物的构型和构象有何区别？假若聚丙烯的等规度不高，能否通过改变构象的方法来提高其等规度？全同立构聚丙烯有无旋光性？ 构型是指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。构象由于分子中的单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态。 不行。等规度指的是全同或间同立构单元所占的百分数。所以改变等规度必须是同构改变构型才能来改变。没有旋光性 5．从结构的角度出发，比较下列各组中聚合物的性能差异。 （1）高密度聚乙烯与低密度聚乙烯。 高密度聚乙烯为平面锯齿状链，为线型分子；低密度聚乙烯支化度高于高密度聚乙烯，结晶度较低

液晶高分子材料的现状及发展前景

液晶高分子材料的现状及发展前景 1937年Bawden和Pirie[1]在研究烟草花叶病病毒时，发现其悬浮液具有液晶的特性。这是人们第一次发现生物高分子的液晶特性，其后1950年，Elliott与Ambrose第一次合成了高分子液晶，溶致型液晶的研究工作至此展开。50年代到70年代，美国Duponnt公司投入大量人力才力进行高分子液晶发面的研究，取得了极大成就，1959年推出芳香酰胺液晶，但分子量较低，1963年，用低温溶液缩聚法合成全芳香聚酰胺，并制成阻燃纤维Nomex，1972年研制出强度优于玻璃纤维的超高强.高模量的Kevlar纤维，并付注实用，以后，高分子液晶的研究则从溶致型转向为热致型。 一、液晶主要分类： 1、主链型液晶高分子，主要包括 （1）溶液型主链高分子液晶 （2）热熔型主链高分子液晶 2、侧链型高分子液晶，主要包括 （1）溶液型侧链高分子液晶 （2）热熔型侧链高分子液晶 二、液晶高分子的研究进展 关于液晶高分子几年来的主要进展可概括为以下几个方面： （1）合成出一系列含有各种新型介晶基元的液晶高分子，如柱状(或碟状)液晶分子、复合型液晶高分子以及刚性链侧链型液晶高分子. (2)部分液晶高分子品种已实现了工业化生产.基础研究和应用基础研究取得了显著进展，如液晶高分子结构与性能关系；液晶高分子相变动力学和热力学；液晶高分子的固态结构和结晶行为；溶致液晶高分子相图；热致液晶高分子加工流变学及其共混改性理论等，都取得了显著进展.在此基础上开发了复合材料和原位复合材料. (3)新型功能液晶高分子的合成以及液晶高分子在外场作用下的液晶行为研究也取得发显著进展. 三、液晶高分子研究趋势 液晶高分子虽然近年来有了迅速的发展，但总体上还只是处于发展的初期.预计今后将会更蓬勃的发展.其发展趋势主要有以下几方面： (1)努力降低液晶高分子产品成本.主要途径是扩大生产规模、寻找和选用更廉价的单体、改进合成工艺和采用共混方法等. (2)研究解决制品的各向异性如“焊缝”等问题.主要途径有:改进模具设计和成型条件、玻纤增强和填料填充以及共混技术. (3)大力发展分子复合材料和原位复合材料. (4)发展功能液晶高分子，这主要是侧链型液晶高分子，主要集中于聚硅氧烷类、聚丙烯酸

高分子材料的结构特点和性能精选. - 副本

高分子材料是由相对分子质量比一般有机化合物高得多的高分子化合物为主要成分制成的物质。一般有机化合物的相对分子质量只有几十到几百，高分子化合物是通过小分子单体聚合而成的相对分子质量高达上万甚至上百万的聚合物。巨大的分子质量赋予这类有机高分子以崭新的物理、化学性质：可以压延成膜；可以纺制成纤维；可以挤铸或模压成各种形状的构件；可以产生强大的粘结能力；可以产生巨大的弹性形变；并具有质轻、绝缘、高强、耐热、耐腐蚀、自润滑等许多独特的性能。于是人们将它制成塑料、橡胶、纤维、复合材料、胶粘剂、涂料等一系列性能优异、丰富多彩的制品，使其成为当今工农业生产各部门、科学研究各领域、人类衣食住行各个环节不可缺少、无法替代的材料。 高分子材料的性能是其内部结构和分子运动的具体反映。掌握高分子材料的结构与性能的关系，为正确选择、合理使用高分子材料，改善现有高分子材料的性能，合成具有指定性能的高分子材料提供可靠 的依据。 高分子材料的高分子链通常是由103~105个结构单元组成，高分子链结构和许许多多高分子链聚在一起的聚集态结构形成了高分子材料的特殊结构。因而高分子材料除具有低分子化合物所具有的结构特征(如同分异构体、几何结构、旋转异构)外，还具有许多特殊的结构特点。高分子结构通常分为链结构和聚集态结构两个部分。链结构是指单个高分子化合物分子的结构和形态，所以链结构又可分为近程和远程结构。近程结构属于化学结构，也称一级结构，包括链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、结构单元的排列顺序、支链类型和长度等。远程结构是指分子的尺寸、形态，链的柔顺性以及分子在环境中的构象，也称二级结构。聚集态结构是指高聚物材料整体的内部结构，包括晶体结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构等有关高聚物材料中分子的堆积情况，统称为三级结构。 1. 近程结构 (1) 高分子链的组成 高分子是链状结构，高分子链是由单体通过加聚或缩聚反应连接而成的链状分子。高分子链的组成是指构成大分子链的化学成分、结构单元的排列顺序、分子链的几何形状、高聚物分子质量及其分布。 高分子链的化学成份及端基的化学性质对聚合物的性质都有影响。通常主要是指有机高分子化合物，它是由碳-碳主链或由碳与氧、氮或硫等元素形成主链的高聚物，即均链高聚物或杂链高聚物。 高密度聚乙烯(HDPE)结构为－[CH2CH2]n－，是高分子中分子结构最为简单的一种，它的单体是乙烯，重复单元即结构单元为CH2CH2 ，称为链节，n为链节数，亦为聚合度。聚合物为链节相同，集合度不同的混合物，这种现象叫做聚合物分子量的多分散性。 聚合物中高分子链以何种方式相连接对聚合物的性能有比较明显的影响。对于结构完全对称的单体(如乙烯、四氟乙烯)，只有一种连接方式，然而对于CH2=CHX或CH2=CHX2类单体，由于其结构不对称，形成高分子链时可能有三种不同键接方式：头-头连接，尾-尾连接，头-尾连接。如下所示： 头-头(尾-尾)连接为： 头-尾连接为： 这种由于结构单元之间连接方式的不同而产生的异构体称为顺序异构体。一般情况下，自由基或离子型聚合的产物中，以头-尾连接为主。用来作为纤维的高聚物，一般要求分子链中单体单元排列规整，使 聚合物结晶性能较好，强度高，便于抽丝和拉伸。 (2) 高分子链的形态 如果在缩聚过程中有三个或三个以上的官能度的单体存在，或是在加聚过程中有自由基的链转移反应发生，

认识形态作用结构体系(优.选)

认识形态作用结构体系 摘要：结构作为建筑实体存在的决定性因素，是建筑设计时的关键内容。而本文就将初步的对结构的体系进行认识和了解。对于结构体系的分类，是从建筑结构的功能出发，通过对其本质性的力的改向与传递的分析与研究，制定了一定标准，从而得到了不同的结构体系分类。结构体系一般分为：形态作用结构体系、向量作用结构体系、截面作用结构体系、面作用结构体系、高度作用结构体系以及共同作用的结构体系（混合结构体系）。 论文将浅析结构体系中的形态作用结构体系，其中拱结构和受拉体系中的悬索结构将作为本文的重点进行探讨，其他受拉结构体系也将有简要的认识。 关键字：形态作用结构体系拱悬索 一、结构与形态作用结构体系 建筑结构的稳定与持久，依赖于研究其最初最基本的受力状态。力对于结构的作用，影响着建筑设计、实施以及后续维护的各个方面。而对于形态的定义，它是指物质实体在三维空间中的特殊分布状态，更明确到建筑方面，则是指该实体以明确方式在运作并履行特定功能。 一般来说，形态的保持与功能的实现都是由结构决定的。而一些特定的形态也正是结构的重要部分，它的形态作用本身使得建筑能够维持并且实现其功能。而形态作用结构体系的定义则是：由可挠曲、非刚性物质构成的体系，体系内的力的改向系通过特定的形态设计与特有的形态稳定来实现。在参考教材中，形态作用体系悲愤为受拉结构体系和拱结构体系；在老师上课的课件中，将形态作用结构体系分为下面几种结构：悬索结构（cable structures）、帐篷结构（tent structures）、气囊结构（pneumatic structures）、拱结构（arch structures）。通过查找相关文献和论文资料，以下文段将对受拉结构体系中的悬索结构以及拱结构的进行较多讨论，着重悬索结构和拱结构。 二、悬索结构特点及形态 2.1结构体系概述 悬索结构，是指以一系列受拉的索作为主要承重构件，这些索按照一定规律组成各种不同形式的体系，并悬挂在相应的支承结构体系边缘构件上的结构。索一般采用有高强钢丝组成的高强钢丝束、钢绞线或钢丝绳，也可采用圆钢筋、带钢或薄钢板以及其他受拉性能良好的材料。正是由于索主要承受轴向拉力的特点，使得我们可以最充分的利用钢材的强度，如果再采用高强度材料时，更可以大大减轻结构的自重。因此，悬索结构可以较为经济的跨越很大的跨度，主要用于桥梁、体育馆、博物馆等大跨度公共建筑和某些大跨度工业厂房的建设，是目前大跨建筑的主要结构形式之一。

第二章 高分子的聚集态结构

第二章 高分子的聚集态结构 1 下表列出了一些聚合物的某些结构参数，试结合链的化学结构，分析比较它们的柔顺性好坏，聚合物 PDMS PIP PIB PS PAN EC 2 1220)/(fr h h =σ 1.4-1.6 1.4-1.7 2.13 2.2-2.4 2.6- 3.2 4.2 L 0(nm ) 1.40 1.83 1.83 2.00 3.26 20 结构单元数/链段 4.9 8 7.3 8 13 20 解：以上高分子链柔顺性的次序是：EC

文献值)(1095.03 3-??=m kg c ρ 3 由文献查得涤纶树脂的密度)(1050.133-??=m kg c ρ和)(10335.13 3-??=m kg a ρ，内聚能 )(67.661单元-?=?mol kJ E 。今有一块的涤纶试样361051.096.242.1m -???，重量为kg 31092.2-?，试由以上数据计算： （1）涤纶树脂试样的密度和结晶度； （2）涤纶树脂的内聚能密度。 解：（1）密度)(10362.1) 1051.096.242.1(1092.23363 ---??=????==m kg V W ρ 结晶度%36.16335 .150.1335 .1362.10=--=--= a c a v f ρρρρ 或%180=--?= a c a c W f ρρρρρρ （2）内聚能密度)(473192 )10362.1/1(1067.663 3 30-?=???=??=cm J M V E CED 文献值CED=476)(3 -?cm J 4 已知聚丙烯的熔点C T m 176=，结构单元融化热136.8-?=?mol kJ H u ，试计算： （1）平均聚合度分别为DP =6、10、30、1000的情况下，由于链段效应引起的m T 下降为多大？ （2）若用第二组分和它共聚，且第二组分不进入晶格，试估计第二组分占10%摩尔分数时共聚物的熔点为多少？ 解：（1） DP H R T T u m m ??=-2110 式中，K C T m 4491760== ，1 131.8--?=K mol J R ，用不同DP 值代入公式计算得到： C K T m 1043371==，降低值176-104=72C

高分子材料与无机非金属金属材料的区别

高分子材料与无机非金属材料、金属材料的区别 有机高分子化合物简称高分子化合物或高分子，又称高聚物，与无机非金属材料、高分子材料并称三大材料。高分子材料一般具有以下特点: （1）力学性能：比强度高,韧性高，耐疲劳性好，但易应力松弛和蠕变; （2）反应性:大多数是惰性的，耐腐蚀，但粘连时要表面处理，加聚合物共混时需要表面处理，另外，有的高分子材料容易吸收紫外线或红外线及可见光发生降解; （3）物理性能：密度小，很高的电阻率，熔点相比金属较低，限制了使用领域高分子化合物的一般具有特殊的结构，使它表现出了非同凡响的特性。例如，高分子主链有一定内旋自由度，可以弯曲，使高分子链具有柔性；高分子结构单元间的作用力及分子链间的交联结构，直接影响它的聚集态结构，从而决定高分子材料的主要性能。 此外高分子材料可用纤维增强（复合材料）制成高性能的新型材料，可设极性大，部分性能超过金属。当前，高分子材料正趋向功能化，合金化发展，比传统材料有更大的发展空间和更广阔使用的领域。 高分子化合物固、液、气三种存在状态的变化一般并不很明显。固体高分子化合物的存在状态主要有玻璃态、橡胶态和纤维态。固体状态的高分子化合物多是硬而有刚性的物体。无定形的透明固体高分子化合物很像玻璃，故称它为玻璃态。在橡胶态下，高分子链处于自然无规则和卷曲状态，在应力作用下被拉伸，去掉应力又恢复卷曲，表现出弹性。纤维是由高分子化合物构成的长度对直径比大很多倍的纤细材料。 通常使用的高分子材料，常是由高分子化合物加入各种添加剂所形成，其基本性能取决于所含高分子化合物的性质，各种不同添加剂的作用在于更好地发挥、保持、改进高分子化合物的性能，满足不同的要求，用在更多的方面。 无机非金属材料(inorganic nonmetallic materials)是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。无机非金属材料一般具有高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性,以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。金属材料则一般具有导电、导热、磁性的物理性能，并能表现出一定的强度、硬度和可塑性。

高分子的聚集态结构

第二章高分子的聚集态结构 一、思考题 ⒈分子间作用力有哪些类型？内聚能密度是指什么？ ⒉结晶高聚物中不会出现哪种晶系？为什么？ ⒊描述非晶态高聚物的两个有代表性的结构模型的基本观点是什么？两者的分歧何在？ ⒋描述结晶高聚物的结构模型有哪些？它们的基本观点是什么？ ⒌试述几种结晶高聚物结晶形态的形状特点，它们最容易在什么条件下生成？哪种结晶形态在偏光显微镜下具有黑十字消光图案？ ⒍何谓高聚物的结晶度？可用哪些方法测定高聚物的结晶度？ ⒎何谓高聚物的取向？非晶态高聚物和结晶高聚物的取向单元有哪些？取向结果使高聚物的性质在哪些方面发生了变化？ ⒏取向与结晶的异同点有哪些？ ⒐试述几种液晶晶型的结构特点以及高分子液晶溶液的粘度特点。高分子主链柔性对其液晶行为有何影响？ ⒑高分子混合物有哪三大类？非均相共混高聚物可分为哪几类织态结构？无晶相存在时的非均相共混高聚物织态结构有哪些基本形态？ ⒒液晶高分子的化学结构有哪些基本特征？试写出溶致液晶和热致液晶各三种？ ⒓高分子液晶的粘度有哪些特点？有何实际用途？ 二、选择题 ⒈下列聚合物中，内聚能密度从小到大的顺序() ①聚顺丁橡胶，尼龙6，聚氯乙烯②尼龙6，聚顺丁橡胶，聚氯乙烯③聚顺丁橡胶，聚氯乙烯，尼龙6 ⒉球晶的制备() ①稀溶液②浓溶液析出③稀溶液加搅拌④熔体冷却 ⒊以下聚合物的内聚能密度最高的是哪种() ①橡胶②塑料③纤维 ⒋单晶的制备()

①稀溶液②浓溶液③稀溶液加搅拌 ⒌可用于描述PMMA聚集态结构模型() ①无规线团模型②缨状微束模型③插线板模型 ⒍一般地说，哪种材料需要较高程度的取向() ①纤维②塑料③橡胶 ⒎交联高聚物内聚能密度的测定方法() ①测定蒸发热和升华热法②粘度法③溶胀法 ⒏线型高聚物内聚能密度的测定方法() ①测定蒸发热和升华热法②粘度法③溶胀法 ⒐对取向与结晶过程的描述正确的是() ①两者均是自发过程②两者都为热力学平衡态③前者是自发过程，后者为非自发过程④前者为非热力学平衡态，后者为热力学平衡态 ⒑高聚物晶系中不会出现的是() ①立方②正交③六方④单斜 ⒒缨状胶束模型能解释的实验现象() ①结晶高聚物的宏观密度小于按晶胞参数计算的理论密度②结晶高聚物有熔限③单晶结构 ⒓近邻折叠链模型能解释的实验现象() ①高聚物能形成单晶②晶体密度小于按晶胞参数计算的理论密度③高聚物取向后强度增强 ⒔插线板模型能解释的实验现象() ①晶体密度小于按晶胞参数计算的理论密度②聚乙烯熔体结晶速度很快③折叠链单晶 ⒕无规线团模型能解释的实验现象() ①用高能辐射使非晶态高聚物的本体和溶液的分子链交联程度一致②用高能辐射使非晶态高聚物的本体和溶液的分子链交联程度不一致③橡胶的弹性模量-温度系数关系不随稀释剂的加入而有反常效应 ⒖Yeh的两相球粒模型能解释的实验现象()