中国科学技术大学：《高聚物的结构与性能》课程教学资源（讲稿）高分子间相互作用的特点及意义

USTC 中斜爹执术大学 0ER回T回F回@A画00回回F画0A 高分子间相互作用 的特点及意义 主讲:朱平平

高分子间相互作用 的特点及意义 主讲 :朱平平

相一相 高分子间相互作用有哪些特点?(与小分子 相比) 高分子间相互作用重要吗? 为什么高聚物常常在溶解前要先溶胀? 为什么单根高分子链就能凝聚? 壁虎为什么能在各种物体表面轻松行走? 凝聚缠结与拓扑缠结

想一想： • 高分子间相互作用有哪些特点？(与小分子 相比) • 高分子间相互作用重要吗？ • 为什么高聚物常常在溶解前要先溶胀？ • 为什么单根高分子链就能凝聚？ • 壁虎为什么能在各种物体表面轻松行走？ • 凝聚缠结与拓扑缠结

1.小分子的共价键和次价键 共价键键能:100-900kJ/mol 范德华力作用能:0.8-21kJ/mol 偶极力:13-21kJ/mol, 诱导力:6-13kJ/mol 色散力:0.8-8kJ/mo 氢键:至40kJ/mo 小分子间相互作用能<共价键键能

1.小分子的共价键和次价键 共价键键能:100-900kJ/mol 范德华力作用能: 0.8-21kJ/mol 偶极力：13-21kJ/mol， 诱导力：6-13kJ/mol 色散力：0.8-8kJ/mol 氢键：≦40kJ/mol 小分子间相互作用能 < 共价键键能

2.高分子间的相互作用力非常大 高分子的特点:大 其中的链单元数:103~105 链单元间的相互作用力 小分子间的相互作用力 高分子间相互作用能》共价键键能

2.高分子间的相互作用力非常大 高分子的特点：大 其中的链单元数：10 3～10 5 链单元间的相互作用力 小分子间的相互作用力 高分子间相互作用能 》共价键键能

高聚物无气态 高聚物气化所需的能量》破坏化学键所需的能量 不可能用蒸馏的方法来纯化聚合物 单根高分子链的行为 通过对稀溶液性质进行研究来获得,而溶液中高分子 链的构象、尺寸受溶剂的干扰 单链也能形成凝聚态

• 高聚物无气态 高聚物气化所需的能量 》破坏化学键所需的能量 • 不可能用蒸馏的方法来纯化聚合物 • 单根高分子链的行为 通过对稀溶液性质进行研究来获得，而溶液中高分子 链的构象、尺寸受溶剂的干扰 • 单链也能形成凝聚态

内聚能密度一衡量高分子间相互作用力的大小 CED=△E/V 高聚物 CED(J/cm3) 高聚物 CED(J/cm3) 聚乙烯 259 聚甲基丙烯酸甲酯 347 聚异丁烯 272 聚乙酸乙烯酯 368 天然橡胶 280 聚氯乙烯 380 聚丁二烯 276 聚对苯二甲酸乙二醇酯 477 丁苯橡胶 276 尼龙-66 773 聚苯乙烯 305 聚丙烯腈 991

内聚能密度—衡量高分子间相互作用力的大小 CED = ∆E V % 高聚物 CED(J/cm3) 高聚物 CED(J/cm3) 聚乙烯 259 聚甲基丙烯酸甲酯 347 聚异丁烯 272 聚乙酸乙烯酯 368 天然橡胶 280 聚氯乙烯 380 聚丁二烯 276 聚对苯二甲酸乙二醇酯 477 丁苯橡胶 276 尼龙－66 773 聚苯乙烯 305 聚丙烯腈 991

高分子间作用力与高聚物的使用性能 CED<300/ cm3 非极性高聚物 色散力为主,较弱 可用作橡胶 分子链的柔顺性较好 例如:PBu,NR 例外:PE(易结晶而失去弹性)

高分子间作用力与高聚物的使用性能 3 CED < 300 J / c m 非极性高聚物： 色散力为主，较弱 分子链的柔顺性较好 例如: PBu,NR 例外：PE（易结晶而失去弹性） 可用作橡胶

高分子间作用力与高聚物的使用性能 CED >400J/cm 分子链上有强极性基团,或能形成氢键 分子间的作用力大 较好的机械强度和耐热性 分子链结构规整,易于结晶、取向,强度很高 例如:PET,PCN 优良的纤维材料

高分子间作用力与高聚物的使用性能 3 CED > 400 J / c m 分子链上有强极性基团，或能形成氢键 分子间的作用力大 较好的机械强度和耐热性 分子链结构规整，易于结晶、取向，强度很高 例如: PET, PCN 优良的纤维材料

高分子间作用力与高聚物的使用性能 300/cm< CED< 400//cm3 分子间作用力居中 适用于作塑料使用 例如:PS,PMMA 凝聚态结构 分子间作用力 强度 使用性能 耐热性

高分子间作用力与高聚物的使用性能 3 3 300J c/ m < < CED 400J c/ m 分子间作用力居中 适用于作塑料使用 例如: PS, PMMA 分子间作用力 耐热性 强度 凝聚态结构 使用性能

3.高聚物的溶解过程 溶解前:(相互穿透的多链凝聚态) 许多分子聚集在一起 分子间的相互作用(范德华相互作用)重要 高分子非晶态的基本物理图像:几十根链相 互穿透在一起的多链凝聚态/2∝M2 (分子固体中非常独特的一种分子凝聚态)

3.高聚物的溶解过程 溶解前：（相互穿透的多链凝聚态） • 许多分子聚集在一起 • 分子间的相互作用（范德华相互作用）重要 • 高分子非晶态的基本物理图像:几十根链相 互穿透在一起的多链凝聚态 （分子固体中非常独特的一种分子凝聚态） 1 2 ρ ρ a 1 ∝ M