上海交通大学：《高分子物理 polymer physics》（第三版）第三章 高聚物的分子运动和力学状态 Molecular Motions and Mechanics State of Polymers（朱子康）

第三章高聚物的分子运动和力学状态 Molecular Motions and Mechanics State of Polymers §1高聚物分子运动的特点 §2高聚物的力学状态和热转变 §3高聚物的玻璃化转变 s4高聚物的次级松弛 §5高聚物的粘性流动

第三章 高聚物的分子运动和力学状态 Molecular Motions and Mechanics State of Polymers §1 高聚物分子运动的特点 §2 高聚物的力学状态和热转变 §3 高聚物的玻璃化转变 §4 高聚物的次级松弛 §5 高聚物的粘性流动

橡胶材料:室温下富有弹性,在-100°c时则 变成硬脆状 塑料(有机玻璃):室温下是硬脆的玻璃状,而 在~100℃时变成柔软有弹性的橡皮状 高聚物 高聚物 的微观 分子运动)←→(的宏观 结构 性能

橡胶材料：室温下富有弹性，在-100℃时则 变成硬脆状 塑料（有机玻璃）：室温下是硬脆的玻璃状，而 在~ 100 ℃时变成柔软有弹性的橡皮状 高聚物 高聚物 的微观 分子运动 的宏观 结构 性能

§1高聚物分子运动的特点 Characteristic of Molecular Motions in polymers 分子运动单元的多重性 multiplicity 分子运动的松弛特性 relaxations 分子运动的温度依赖性 temperature dependence

§1 高聚物分子运动的特点 Characteristic of Molecular Motions in polymers • 分子运动单元的 多重性 multiplicity • 分子运动的 松弛特性 relaxations • 分子运动的 温度依赖性 temperature dependence

1-1运动单元的多重性 〈1〉高分子链中的小运动单元 链节、键长、键角、侧基和支链 等的运动

1—1 运动单元的多重性 〈1〉高分子链中的小运动单元 链节、键长、键角、侧基和支链 等的运动

1-1运动单元的多重性 〈2〉高分子链段的运动 “链段”是指高分子链中作为运动单 元的某一段(一般,约为几十个a 单键) 高分子链的构象发生变化 高分子链的质量中心位置不变

1—1 运动单元的多重性 〈2〉高分子链段的运动 • “链段”是指高分子链中作为运动单 元的某一段 （一般，约为几十个σ 单键） • 高分子链的构象发生变化 • 高分子链的质量中心位置不变

1—1运动单元的多重性 〈3〉高分子整链的运动 高分子链质量中心发生位移

1—1 运动单元的多重性 〈3〉高分子整链的运动 高分子链质量中心发生位移

§1高聚物分子运动的特点 1—2高分子分子运动的松弛特性 个过程的完成需要一定的时间 热力学上称松弛过程 高分子分子运动具有松弛特性

§1 高聚物分子运动的特点 1—2 高分子分子运动的松弛特性 一个过程的完成需要一定的时间 热力学上称松弛过程 高分子分子运动具有松弛特性

1—2高分子分子运动的松弛特性 试验:拉伸某高聚物,拉伸长度为△X 去除外力观察△X(t)随时间的变化。 △(t) △X △x()=△xex △ Xe t T称为松弛时间一反映该松弛过程的快慢

1—2 高分子分子运动的松弛特性 试验：拉伸某高聚物，拉伸长度为△X0 去除外力观察△X（t）随时间的变化。 τ称为松弛时间——反映该松弛过程的快慢

1-3分子运动的温度依赖性 温度的作用 温度↑分子热运动能↑使更活化 温度↑体积↑分子运动空间↑ 最终使松驰时间↓

1—3 分子运动的温度依赖性 • 温度的作用 –温度 分子热运动能 使更活化 –温度 体积 分子运动空间 最终使松弛时间

1-3分子运动的温度依赖性 对于玻璃态下的分子运动有: △E T=toe RT 对于高弹态时的分子运动有: T) 0 2 g

1—3 分子运动的温度依赖性 • 对于玻璃态下的分子运动有： • 对于高弹态时的分子运动有： RT E 0 e −  =  ( ) ( ) 2 g 1 g 0 C T T C T T ln + − − = −          