上海交通大学：《高分子物理》课程教学资源（PPT课件）第三章 高分子链的聚集态结构

第三章 高分子链的聚集态结构 高聚物分子间的相互作用 晶态高聚物的结构特征 高聚物的结晶过程 高聚物的结晶热力学 高聚物的取向态结构 ■共混高聚物的织态结构

第三章 高分子链的聚集态结构 ◼ 高聚物分子间的相互作用 ◼ 晶态高聚物的结构特征 ◼ 高聚物的结晶过程 ◼ 高聚物的结晶热力学 ◼ 高聚物的取向态结构 ◼ 共混高聚物的织态结构

§1高聚物分子间的相互作用 主价力(化学键联结) 相互作用 次价力(范德华力和氢键) 次价力—非键合原子或基团间的作用力

§ 1 高聚物分子间的相互作用 主价力（化学键联结） 相互作用 次价力（范德华力和氢键） 次价力——非键合原子或基团间的作用力

1—1次价力 静电力:极性分子/极性分子间的作用力 2 Fipi 作用强度13~21千焦/摩尔 3RKT 诱导力:极性分子/非极性分子间的作用力 作用强度6~13千焦/摩尔 a+a22) R 色散力:非极性分子/非极性分子间的作用 作用强度1~8千焦/摩尔 E R

1—1 次价力 静电力：极性分子/极性分子间 的作用力 作用强度 13~21千焦/摩尔 诱导力：极性分子/非极性分子间的作用力 作用强度 6~13千焦/摩尔 色散力：非极性分子/非极性分子间的作用 作用强度 1~8千焦/摩尔

氢键 XH键上的H原子与另一个电负性很 大的原子Y之间的作用力 ■电负性:原子在化学键中捕获电子的能 力(H:210:3.5N:3.0F:4.0) 作用强度:15~35千焦/摩尔 特点:有方向性和饱和性 X H-Y

◼ X——H键上的H原子与另一个电负性很 大的原子Y之间的作用力 ◼ 电负性：原子在化学键中捕获电子的能 力（H：2.1 O：3.5 N：3.0 F：4.0） ◼ 作用强度：15~35千焦/摩尔 ◼ 特点：有方向性和饱和性 X——H——Y 氢键

常见氢键的键长与键能 氢键 键长(nm)键能(kJ/moe) F-H.F 0.24 28 0.27 18.8~34.3 N-H.F 0.28 20.9 N--H.O 0.29 16。7 N-H.N 0.31 5.44 oH. cI 0.31 16.3 C-H.N 13.7~18.2

常见氢键的键长与键能 氢键 键长（nm） 键能（kJ/mole） F—H…F 0．24 28 O—H…O 0．27 18．8～34．3 N—H…F 0．28 20．9 N—H…O 0．29 16．7 N—H…N 0．31 5．44 O—H…Cl 0．31 16．3 C—H…N 13．7～18．2

2次价力的度量 内聚能密度:cED=△E/V △E为1克分子凝聚体汽化时所吸收的能量 V为克分子体积 次价力的作用强度~主价力的1/10 ■次价力的作用强度与分子量有关 分子量很大时化学键会先发生断裂

1—2 次价力的度量 ◼ 内聚能密度：CED = △E / V △E为1克分子凝聚体汽化时所吸收的能量 V为克分子体积 ◼ 次价力的作用强度~主价力的1/10 ◼ 次价力的作用强度与分子量有关 ◼ 分子量很大时化学键会先发生断裂

次价力的影响 CED100 cal/cm3 (400J/cm3 分子链间相互作用大 分子链硬、宏观为纤维材料 CED介于之间、宏观为塑料

次价力的影响 ◼ CED100 cal/cm3 （400J/cm3 ） 分子链间相互作用大 分子链硬、宏观为纤维材料 ◼ CED 介于之间、宏观为塑料

线型高聚物的内聚能密度 聚合物 内聚能密度 性状 (J/cm3) 聚乙烯 259 橡胶状物质 聚异丁烯 272 天然橡胶 280 聚丁二烯 276 丁苯橡胶 276 聚苯乙烯 305 塑料 聚甲基丙烯酸甲酯 347 聚醋酸乙烯酯 368 聚氯乙烯 381 聚对苯二甲酸乙二醇酯 477 纤维 尼龙66 774 聚丙烯腈 992

线型高聚物的内聚能密度 聚合物 内聚能密度 （J/cm3） 性状 聚乙烯 聚异丁烯 天然橡胶 聚丁二烯 丁苯橡胶 259 272 280 276 276 橡胶状物质 聚苯乙烯 聚甲基丙烯酸甲酯 聚醋酸乙烯酯 聚氯乙烯 305 347 368 381 塑料 聚对苯二甲酸乙二醇酯 尼龙66 聚丙烯腈 477 774 992 纤维

2晶态高聚物的结构特征 21高聚物晶体 ■晶体:固体物质内部质点的有序排列 高聚物晶 分子链取比较伸展的构象 分子链主链中心轴互相平行 体结晶结构中的单元体是晶胞

2 晶态高聚物的结构特征 2—1 高聚物晶体 ◼ 晶体：固体物质内部质点的有序排列 高 分子链取比较伸展的构象 聚 ◼ 物 分子链主链中心轴互相平行 晶 体 结晶结构中的单元体是晶胞

聚乙烯(PE)的晶胞 a=7.36A C=2.53A b=492A

聚乙烯（PE）的晶胞 a=7.36 b=4.92 c=2.53 A A A