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高分子材料结构与性能本讲稿第一页，共三十三页一、平均分子量一、平均分子量平平 均均 分分 子子 量量数均分子量数均分子量重均分子量重均分子量Z均分子量均分子量粘均分子量粘均分子量渗透压法渗透压法端基滴定法端基滴定法光散射法光散射法超离心沉降法超离心沉降法黏度法黏度法本讲稿第二页，共三十三页本讲稿第三页，共三十三页数均分子量数均分子量又称为线均分子量又称为线均分子量N1N2N3l1l2l3本讲稿第四页，共三十三页令令则则本讲稿第五页，共三十三页渗透压与数均分子量Osmotic pressurePure solventSolutionSemipermeable membrane本讲稿第六页，共三十三页本讲稿第七页，共三十三页重均分子量重均分子量又称为面均分子量又称为面均分子量N1N2N3l1l2l3本讲稿第八页，共三十三页2本讲稿第九页，共三十三页光散射法测重均分子量原理的推导光散射法测重均分子量原理的推导透射光透射光检测器检测器样品池样品池入射光入射光 I0I本讲稿第十页，共三十三页其中：其中：K为浊度为浊度,K增加则增加则I减小减小K=K0MC浓度浓度分子量分子量本讲稿第十一页，共三十三页当有很多高分子链时当有很多高分子链时光散射法测试中高分子链是以自身所占光散射法测试中高分子链是以自身所占有的面积以阻挡光线有的面积以阻挡光线,所以测得的是面均所以测得的是面均分子量分子量,即重均分子量即重均分子量本讲稿第十二页，共三十三页Z均分子量均分子量又称为体均分子量又称为体均分子量N1N2N3l1l2l3本讲稿第十三页，共三十三页本讲稿第十四页，共三十三页超离心沉降法测超离心沉降法测Z均分子量原理的推导均分子量原理的推导r不同质量的分子链沿不同质量的分子链沿r分布分布:本讲稿第十五页，共三十三页上式积分得上式积分得式中式中K反映了分子链被离心出来的趋势反映了分子链被离心出来的趋势,与分子量与分子量,溶液浓度和分子固有密度相关溶液浓度和分子固有密度相关M 分子量越大越易被离心分子量越大越易被离心浓度越大被离心的越多浓度越大被离心的越多高分子自身密度越大高分子自身密度越大越易被离心越易被离心本讲稿第十六页，共三十三页本讲稿第十七页，共三十三页通式通式=1 一一维维=2 二二维维=3 三三维维本讲稿第十八页，共三十三页举例举例有有100个箱子，每个箱重个箱子，每个箱重200公斤，公斤，则平均重量为则平均重量为200公斤。公斤。现换现换90个为小箱子，每个小箱重个为小箱子，每个小箱重2公斤公斤数均分子量来看：数均分子量来看：重均分子量来看：重均分子量来看：本讲稿第十九页，共三十三页数均分子量减少的量比重均分子量减少的量数均分子量减少的量比重均分子量减少的量要大得多要大得多材料的重要强度由重均分子量起作用材料的重要强度由重均分子量起作用材料的流动性由数均分子量起作用材料的流动性由数均分子量起作用材料的力学性能材料的力学性能材料的加工性能材料的加工性能有适当的分子量分布有适当的分子量分布本讲稿第二十页，共三十三页粘度计法测粘均分子量原理的推导粘度计法测粘均分子量原理的推导有关几个粘度的概念有关几个粘度的概念:相对粘度相对粘度溶液粘度溶液粘度溶剂粘度溶剂粘度增比粘度增比粘度比浓增比粘度比浓增比粘度比浓对数粘度比浓对数粘度粘均分子量粘均分子量本讲稿第二十一页，共三十三页特性粘度特性粘度C0本讲稿第二十二页，共三十三页 此经验公式称为此经验公式称为 Mark-Houwin非线性方程，只非线性方程，只要知道了参数要知道了参数K和和值，即可根据所，即可根据所测得粘度得粘度值 计算式算式样的粘均分子量的粘均分子量 实验证明，实验证明，当聚合物、溶剂和温度确定以后，当聚合物、溶剂和温度确定以后，粘度的值粘度的值只由分子量只由分子量M决定，即：决定，即：为什么粘度法测得的分子量为粘均分子量为什么粘度法测得的分子量为粘均分子量呢？请看下面证明呢？请看下面证明本讲稿第二十三页，共三十三页所以说，粘度法测定的分子量为粘均分子量所以说，粘度法测定的分子量为粘均分子量本讲稿第二十四页，共三十三页特特性性粘粘度度的的测测定定采采用乌氏粘度计用乌氏粘度计本讲稿第二十五页，共三十三页动力学体积动力学体积动力学半径动力学半径如同如同M（人（人+棉衣）棉衣）=M（人）同时游泳，由（人）同时游泳，由于穿棉衣的人吸水多而活动不自由，即穿棉于穿棉衣的人吸水多而活动不自由，即穿棉衣的动力学体积衣的动力学体积/半径大，其特性粘度大半径大，其特性粘度大所以特性粘度测的是溶解得好的高分子量的所以特性粘度测的是溶解得好的高分子量的分子量分子量本讲稿第二十六页，共三十三页高刚性链高刚性链高柔性链高柔性链聚合物在聚合物在溶溶剂剂中中 =0.5本讲稿第二十七页，共三十三页不良溶剂不良溶剂良溶剂良溶剂T溶液粘度随温度的变化溶液粘度随温度的变化 分子链一部分链段与溶剂结合，分子链一部分链段与溶剂结合，另一部分被溶剂溶解，温度升高另一部分被溶剂溶解，温度升高后线团结构被溶剂溶胀而变大，后线团结构被溶剂溶胀而变大，则则 增加增加 在良溶剂中，温度升高，分子链活在良溶剂中，温度升高，分子链活动更加容易，分子链更加柔顺，易动更加容易，分子链更加柔顺，易于形成团状从而易于流动，则于形成团状从而易于流动，则 减小减小本讲稿第二十八页，共三十三页什么是什么是溶液溶液,有什么特点有什么特点?溶液溶液非非溶液溶液链段间高链段间高度排斥度排斥链段间高链段间高度吸引度吸引介于介于之间之间本讲稿第二十九页，共三十三页为溶剂为溶剂 链段与链段间吸链段与链段间吸引占优势引占优势 链段与链段间链段与链段间排斥占优势排斥占优势在一定条件下在一定条件下:溶剂对链段的吸引溶剂对链段的吸引=链段对另一链段的排斥链段对另一链段的排斥 这时为这时为溶液溶液,溶液中链段和溶剂分子间可以自溶液中链段和溶剂分子间可以自由交换位置由交换位置本讲稿第三十页，共三十三页排排斥斥吸吸引引r高分子线团在溶剂中运动完全自由高分子线团在溶剂中运动完全自由,不受任何影响不受任何影响与高斯链的区别在于与高斯链的区别在于:溶液中链段之间存在吸引溶液中链段之间存在吸引和排斥两种作用和排斥两种作用,且链段有一定体积。且链段有一定体积。本讲稿第三十一页，共三十三页溶液的特点溶液的特点:(1)即使溶液浓度较高时体系黏度依然很低即使溶液浓度较高时体系黏度依然很低（比如涂料的制造就是依据这个原理）（比如涂料的制造就是依据这个原理）(2)随温度升高体系黏度迅速增大随温度升高体系黏度迅速增大 具有温敏性特征具有温敏性特征（所以涂料不适宜高温下使用）（所以涂料不适宜高温下使用）本讲稿第三十二页，共三十三页作作 业业设计分子量分布设计分子量分布本讲稿第三十三页，共三十三页