山大材料科学基础考研第二章.ppt

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1、材料科学基础材料科学基础2010.9第二章第二章 固体中的相结构固体中的相结构n主要内容主要内容n固溶体固溶体n金属间化合物金属间化合物n陶瓷晶体相陶瓷晶体相n玻璃相玻璃相n分子相分子相12/7/20222第二章 固体中的相结构第二章第二章 固体中的相结构固体中的相结构n组元：组元：组成材料最基本、独立的物质。组成材料最基本、独立的物质。n组元可以是纯元素组元可以是纯元素(金属或非金属金属或非金属)也可以是也可以是化合物；化合物；n材料可以是单组元的，也可由多组元组成。材料可以是单组元的，也可由多组元组成。n相：相：合金中具有同一聚集状态、同一晶合金中具有同一聚集状态、同一晶 体结构和性质并以

2、界面隔开的均匀体结构和性质并以界面隔开的均匀 组成部分。组成部分。n分类：固溶体、中间相分类：固溶体、中间相(金属间化合物金属间化合物)。12/7/20223第二章 固体中的相结构2.1 固溶体固溶体什么是固什么是固熔熔体体?n固固溶溶体体:固态下一种组元固态下一种组元(溶质溶质)溶解在另溶解在另 一种组元一种组元(溶溶剂剂)中形成的新相中形成的新相.n固固溶溶度度:溶溶质原子在质原子在溶溶剂中的最大含量剂中的最大含量(极极 限限溶溶解度解度,摩尔分数摩尔分数).).n特点特点:固固溶溶体具有体具有溶溶剂组元的点阵类型剂组元的点阵类型,晶格常数稍有变化晶格常数稍有变化.n晶格与固晶格与固溶溶体

3、相同的组元为体相同的组元为溶溶剂剂;其他组元为其他组元为溶溶质质.12/7/20224第二章 固体中的相结构2.1 固溶体固溶体什么是固什么是固熔熔体体?n固溶体的分类固溶体的分类:n按按溶溶质原子位置不同质原子位置不同,可分为可分为:置换固置换固溶溶体、间隙固体、间隙固溶溶体体置换固溶体置换固溶体 间隙固溶体间隙固溶体n按固溶度不同按固溶度不同,可分为可分为:有限固溶体、无限固溶体有限固溶体、无限固溶体n按溶质原子分布不同按溶质原子分布不同,可分为可分为:无序固溶体、有序固溶体无序固溶体、有序固溶体 12/7/20225第二章 固体中的相结构2.1 固溶体固溶体置换固溶体置换固溶体n置换固溶

4、体：置换固溶体：溶质原子位于晶格点阵位溶质原子位于晶格点阵位 置的固溶体。置的固溶体。n有限置换固溶体有限置换固溶体n无限置换固溶体无限置换固溶体摩尔分数摩尔分数x大于大于50%的组元为溶剂的组元为溶剂,小于小于50%的组元为溶质的组元为溶质.无限置换固溶体中两组元素原子置换示意图无限置换固溶体中两组元素原子置换示意图12/7/20226第二章 固体中的相结构2.1 固溶体固溶体置换固溶体置换固溶体元素元素晶体结构晶体结构电负性电负性-Fe-FeV体心立方体心立方1.631.4100Cr体心立方体心立方1.6612.8100Mn面心立方面心立方(-Mn)1.551003Co面心立方面心立方1.

5、8810076Ni面心立方面心立方1.9110010n置换固溶体的溶解度置换固溶体的溶解度(表表2-1):2-1):部分合金元素在铁中的溶解度部分合金元素在铁中的溶解度(质量分数质量分数)12/7/20227第二章 固体中的相结构2.1 固溶体固溶体置换固溶体置换固溶体a.a.原子尺寸因素原子尺寸因素 原原子子尺尺寸寸差差越越小小，越越易易形形成成置置换换固固溶溶体体，且且溶溶解解度度越越大大。r=(rA-rB)/rA,当当r15%时时，有利于大量互溶。有利于大量互溶。n影响置换固溶体溶解度的因素影响置换固溶体溶解度的因素:12/7/20228第二章 固体中的相结构2.1 固溶体固溶体置换固溶

6、体置换固溶体b.b.晶体结构因素晶体结构因素n结构相同，溶解度大，有可能形成无限固溶体结构相同，溶解度大，有可能形成无限固溶体;c.c.电负性因素电负性因素n电电负负性性:从从其其他他原原子子夺夺取取电电子子而而成成为为负负离离子子的的能能力力;n电负性差越小，越易形成固溶体，溶解度越大电负性差越小，越易形成固溶体，溶解度越大;d.d.电子浓度因素电子浓度因素n电电子子浓浓度度:合合金金中中两两组组元元价价电电子子总总数数(e)(e)与与其其原原子子总总数之比数之比;n电子浓度电子浓度e/ae/a越大，溶解度越小。越大，溶解度越小。ne/ae/a有有一一极极限限值值，超超过过该该值值后后固固溶

7、溶体体不不稳稳定定,形形成成新新相相.极极限限值值与与溶溶剂剂晶晶体体结结构构有有关关,一一价价面面心心立立方方金金属为属为1.361.36，一价体心立方金属为，一价体心立方金属为1.48.1.48.12/7/20229第二章 固体中的相结构2.1 固溶体固溶体间隙固溶体间隙固溶体n组成：组成：原子半径较小原子半径较小(小于小于0.1nm)0.1nm)的非金属元的非金属元 素溶入金属晶体的间隙。素溶入金属晶体的间隙。n影响影响因素：因素：原子半径和溶剂结构。原子半径和溶剂结构。n溶溶解解度度：一一般般都都很很小小,只只能能形形成成有有限限固固溶溶体体.如如:C在在-Fe中中的的最最大大溶溶解解

8、度度2.11%;2.11%;在在-Fe中中的的最大溶解度仅为最大溶解度仅为0.0218%.n间隙固溶体间隙固溶体:溶质原子分布于溶剂晶格间溶质原子分布于溶剂晶格间 隙而形成的固溶体。隙而形成的固溶体。12/7/202210第二章 固体中的相结构2.1 固溶体固溶体有序固溶体有序固溶体n分分布布状状态态取取决决于于同同类类原原子子和和异异类类原原子子间间结结合合力力的相对大小的相对大小:n偏聚偏聚:同类原子间结合能同类原子间结合能大于大于异类原子间结合能异类原子间结合能;n有序有序:同类原子间结合能同类原子间结合能小于小于异类原子间结合能异类原子间结合能.完全无序完全无序:基本基本不存在不存在微

9、观微观不均匀不均匀偏聚偏聚:A-AA-A原子原子间结合能大于间结合能大于A-BA-B原子间结合原子间结合能能部分有序部分有序:有有序分布在短距序分布在短距离小范围内存离小范围内存在在短程有序短程有序完全有序完全有序:全部达全部达到有序分布状态到有序分布状态长程有序长程有序,原子原子达到一定原子分数达到一定原子分数n有序固溶体有序固溶体:溶质原子呈完全有序分布的固溶体溶质原子呈完全有序分布的固溶体.12/7/202211第二章 固体中的相结构2.1 固溶体固溶体有序固溶体有序固溶体n有序化有序化:n有序固溶体有确定的化学成分有序固溶体有确定的化学成分nCu-Au合金合金:n有序化温度有序化温度:

10、有序化临界转变温度有序化临界转变温度.有序固溶体有序固溶体无序固溶体无序固溶体加热加热冷却冷却12/7/202212第二章 固体中的相结构2.1 固溶体固溶体固溶体的性能固溶体的性能n点阵常数改变点阵常数改变n产生固溶强化产生固溶强化n现象现象:固溶体的强度和硬度高于纯组元固溶体的强度和硬度高于纯组元,塑性则较低塑性则较低.n固溶强化固溶强化:由于溶质原子的溶入而引起的强化效应由于溶质原子的溶入而引起的强化效应.n特点及规律特点及规律:n间间隙隙固固溶溶体体的的强强化化效效果果高高于于置置换换固固溶溶体体，前前者者产生柯氏气团产生柯氏气团,后者主要靠有序强化后者主要靠有序强化.n溶质和溶剂原子

11、尺寸相差越大溶质和溶剂原子尺寸相差越大,固溶强化越显著固溶强化越显著;n固溶度越小固溶度越小,固溶强化效果越强固溶强化效果越强.n物理、化学性能改变物理、化学性能改变12/7/202213第二章 固体中的相结构2.2 金属间化合物金属间化合物n金属间化合物金属间化合物:由金属与金属或金属与类金由金属与金属或金属与类金属元素之间形成的化合物属元素之间形成的化合物,也称为中间相也称为中间相.n分类：分类：n正常价化合物正常价化合物符合原子价规则的化合物符合原子价规则的化合物.n电子化合物电子化合物(电子相电子相)电子浓度起主要作用电子浓度起主要作用,不不 符合原子价规则符合原子价规则.n间隙化合物

12、间隙化合物尺寸因素起主要作用尺寸因素起主要作用.n主要影响因素主要影响因素:n电负性、电子浓度、原子尺寸电负性、电子浓度、原子尺寸12/7/202214第二章 固体中的相结构2.2 金属间化合物金属间化合物正常价化合物正常价化合物n形形成成:金金属属元元素素+A,A,VIIA族族元元素素构构成成,电电负负性差起主要作用性差起主要作用,对对AmBn有有:mec=n(8-eA).n键键型型：随随电电负负性性差差的的减减小小，分分别别形形成成离离子子键键、共价键、金属键共价键、金属键;电负性差越大电负性差越大,稳定性越高稳定性越高.n组成：组成：AB或或A2B(AB2)两种两种.ZnS12/7/20

13、2215第二章 固体中的相结构2.2 金属间化合物金属间化合物电子化合物电子化合物n形成：形成：B或过渡族金属元素与或过渡族金属元素与B,A,A族族 金属元素构成金属元素构成,电子浓度起主要作用电子浓度起主要作用,不不 符合原子价规则符合原子价规则.n键型：金属键键型：金属键(金属金属金属金属).).n组成：电子浓度对应晶体结构，可用化学式表组成：电子浓度对应晶体结构，可用化学式表 示示.n 可形成以化合物为基的固溶体可形成以化合物为基的固溶体.n 有明显的金属特性有明显的金属特性.12/7/202216第二章 固体中的相结构2.2金属间化合物金属间化合物间隙化合物间隙化合物n形成：过渡族元素

14、形成：过渡族元素+原子半径很小的非金属元原子半径很小的非金属元 素素,尺寸因素起主要作用。尺寸因素起主要作用。n结构：结构：n由非金属原子半径由非金属原子半径/过渡族金属原子半径过渡族金属原子半径(RX/RM)确定确定;a.a.简简单单间间隙隙化化合合物物(间间隙隙相相)：(RX/RM)0.59且且(R30%),主主要要是是铁铁、钴、铬、锰的化合物，结构复杂，如钴、铬、锰的化合物，结构复杂，如Fe3C。n组成：可用化学式表示，可形成固溶体，复杂组成：可用化学式表示，可形成固溶体，复杂 间隙化合物的金属元素可被置换。间隙化合物的金属元素可被置换。n键型：共价键和金属键。键型：共价键和金属键。12

15、/7/202217第二章 固体中的相结构2.2金属间化合物金属间化合物特性特性n力学性能：高强度、高硬度、低塑性力学性能：高强度、高硬度、低塑性n可广泛用作强化相可广泛用作强化相:n正常价化合物及电子化合物正常价化合物及电子化合物有色金属的强化相有色金属的强化相;n简单间隙化合物简单间隙化合物合金钢及硬质合金中重要强化相合金钢及硬质合金中重要强化相;n复杂间隙化合物复杂间隙化合物合金钢及高温合金中的强化合金钢及高温合金中的强化相相.n物物化化性性能能：具具有有电电学学、磁磁学学、声声学学、催催化化性性质质以以及及电电子子发发射射性性质质、化化学学稳稳定定性性、热热稳定性和高温强度等稳定性和高温

16、强度等n已已经经或或正正在在用用于于半半导导体体材材料料、形形状状记记忆忆材材料料、储氢材料储氢材料 、耐热材料等、耐热材料等.12/7/202218第二章 固体中的相结构2.3 陶瓷晶体相陶瓷晶体相陶瓷简介陶瓷简介n陶瓷晶体的共同特点：陶瓷晶体的共同特点：n以离子键为主，或含有一定量的共价键；以离子键为主，或含有一定量的共价键；n有确定成分，可以用准确的分子式表示；有确定成分，可以用准确的分子式表示；n具有典型的非金属性质。具有典型的非金属性质。n陶瓷的基本相：晶体相陶瓷的基本相：晶体相(主晶相主晶相)决定陶决定陶瓷的力学及理化性能。瓷的力学及理化性能。12/7/202220第二章 固体中的

17、相结构2.3 陶瓷晶体相陶瓷晶体相氧化物结构氧化物结构n氧化物陶瓷是典型的离子化合物；氧化物陶瓷是典型的离子化合物；n分类：分类：nAB型型NaCl结构结构;nAB2型型CaF2结构结构;nA2B3型型Al2O3结构结构;nABO3型型CaTiO3结构结构;nAB2O4型型MgAl2O4结构。结构。并非一定含并非一定含有氧元素有氧元素12/7/202221第二章 固体中的相结构2.3 陶瓷晶体相陶瓷晶体相氧化物结构氧化物结构nAB型型化合物的化合物的结构结构n阴离子按立方最阴离子按立方最紧密方式堆积，紧密方式堆积，阳离子填充于全阳离子填充于全部的八面体空隙部的八面体空隙中，阴、阳离子中，阴、阳

18、离子的配位数都为的配位数都为6。NaCl晶体晶格晶体晶格12/7/202222第二章 固体中的相结构2.3 陶瓷晶体相陶瓷晶体相氧化物结构氧化物结构n立方晶系，阳离子位于立方面心的节点位置上，立方晶系，阳离子位于立方面心的节点位置上，阴离子则位于立方体内阴离子则位于立方体内8个小立方体的中心个小立方体的中心;阳阳离子的配位数位离子的配位数位8，而阴离子的的配位数为，而阴离子的的配位数为4。nAB2型型化合物的化合物的结构结构萤石萤石(CaF2)结构结构晶胞结构晶胞结构12/7/202223第二章 固体中的相结构2.3 陶瓷晶体相陶瓷晶体相氧化物结构氧化物结构Al2O3的晶体的晶体结构结构n A

19、2B3型型化合物的化合物的结构结构BABABABA密排面密排面堆积堆积12/7/202224第二章 固体中的相结构2.3 陶瓷晶体相陶瓷晶体相氧化物结构氧化物结构 六六方方晶晶系系.阴阴离离子子按按六六方方紧紧密密堆堆积积排排列列，而而阳阳离离子子填填充充于于2/3的的八八面面体体空空隙隙，因因此此阳阳离离子子的的分分布布必必须须有有一一定定的的规规律律，其其原原则则就就是是在在同同一一层层和和层层与与层层之之间间，阳阳离离子子之之间间的的距距离离应应保保持持最最远远，这这是是符合于鲍林规则的符合于鲍林规则的.密堆积结构在密堆积结构在(0001)面投影面投影12/7/202225第二章 固体中

20、的相结构2.3 陶瓷晶体相陶瓷晶体相硅酸盐陶瓷硅酸盐陶瓷n硅酸盐陶瓷的结构特点硅酸盐陶瓷的结构特点n基本结构单元：基本结构单元：SiO4四面体四面体;n结结合合键键与与结结构构：主主要要是是离离子子键键结结合合，含含一一定定比例的共价键比例的共价键,硅位于氧四面体的间隙硅位于氧四面体的间隙;n每每个个氧氧最最多多被被两两个个多多面面体体共共有有,氧氧在在两两个个四四面体之间充当桥梁作用，称为氧桥面体之间充当桥梁作用，称为氧桥。12/7/202226第二章 固体中的相结构2.3 陶瓷晶体相陶瓷晶体相硅酸盐陶瓷硅酸盐陶瓷SiO4的四的四面体排列面体排列双重的四双重的四面体单元面体单元(Si2O7)

21、6-硅酸盐的基本硅酸盐的基本结构单元结构单元12/7/202227第二章 固体中的相结构2.3 陶瓷晶体相陶瓷晶体相硅酸盐陶瓷硅酸盐陶瓷n硅酸盐陶瓷的结构分类硅酸盐陶瓷的结构分类12/7/202228第二章 固体中的相结构2.3 陶瓷晶体相陶瓷晶体相硅酸盐陶瓷硅酸盐陶瓷n链链状状硅硅酸酸盐盐：Si-O团团共共顶顶连连接接成成一一维维结结构，又含单链和双链两类。构，又含单链和双链两类。链状硅氧链状硅氧四面体四面体12/7/202229第二章 固体中的相结构2.3 陶瓷晶体相陶瓷晶体相硅酸盐陶瓷硅酸盐陶瓷单链结构类型单链结构类型1节链节链 2节链节链 3节链节链 4节链节链 5节链节链 7节节链链

22、12/7/202230第二章 固体中的相结构2.3 陶瓷晶体相陶瓷晶体相硅酸盐陶瓷硅酸盐陶瓷n层状硅酸盐层状硅酸盐:Si-O团底面共顶连接成二维结构团底面共顶连接成二维结构。立体图立体图层面上层面上投影图投影图12/7/202231第二章 固体中的相结构2.3 陶瓷晶体相陶瓷晶体相硅酸盐陶瓷硅酸盐陶瓷n骨骨架架状状硅硅酸酸盐盐:Si-O团团共共顶连接成三维网络结构顶连接成三维网络结构.方石英的晶体方石英的晶体结构结构870石英石英鳞石英鳞石英方石英方石英熔融态熔融态石英玻璃石英玻璃快冷快冷147012/7/202232第二章 固体中的相结构2.4 玻璃相玻璃相n玻璃玻璃:从液态凝固下来的、结构

23、与液态连从液态凝固下来的、结构与液态连 续的非晶态固体。续的非晶态固体。n形成条件：内部形成条件：内部黏度黏度;外部外部冷却速度冷却速度.n结构结构:长程无序长程无序,短程有序短程有序n多面体连续无规网络模型多面体连续无规网络模型;n多面体无规密堆模型多面体无规密堆模型;n无规则线团模型无规则线团模型.12/7/202233第二章 固体中的相结构石英玻璃无规网络石英玻璃无规网络结构结构石英晶石英晶体体结构结构2.4 玻璃相玻璃相n性能特点性能特点:n各向同性各向同性;n无固定熔点无固定熔点;n高强度、高耐高强度、高耐蚀性、高导磁蚀性、高导磁率。率。12/7/202234第二章 固体中的相结构2

24、.5 分子相分子相大分子及其构成大分子及其构成1.1.基本概念基本概念n分子相：分子相：固体中分子的聚集状态固体中分子的聚集状态高分子高分子 材料材料n高分子化合物：高分子化合物：由一种或多种化合物聚合由一种或多种化合物聚合 而成的相对分子质量很大而成的相对分子质量很大 的化合物的化合物,又称聚合物或高又称聚合物或高 聚物聚物.n高分子化合物高分子化合物12/7/202235第二章 固体中的相结构2.5 分子相分子相大分子及其构成大分子及其构成2.2.高分子化合物的分类高分子化合物的分类n按相对分子质量：分为低分子聚合物按相对分子质量：分为低分子聚合物(5000)(5000).(5000).n

25、按组成物质：分为有机聚合物和无机聚合物按组成物质：分为有机聚合物和无机聚合物.n按按性性能能与与用用途途：塑塑料料、橡橡胶胶、纤纤维维、胶胶黏黏剂剂等等;n按生成反应类型：加聚物、缩聚物按生成反应类型：加聚物、缩聚物;n按物质的热行为：按物质的热行为：热塑性聚合物和热固性聚合物热塑性聚合物和热固性聚合物.12/7/202236第二章 固体中的相结构2.5 分子相分子相大分子及其构成大分子及其构成化合物化合物相对分子质量相对分子质量低低分分子子无机无机铁铁水水石英石英55.8(55.8(相对原子质量相对原子质量)18186060有机有机甲烷甲烷苯苯三硬脂酸甘油酯三硬脂酸甘油酯1616787889

26、0890高高分分子子天然天然天然纤维素天然纤维素丝蛋白丝蛋白天然橡胶天然橡胶570,000570,000150,000150,000200,000200,000500,000500,000合成合成聚氯乙烯聚氯乙烯聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯尼龙尼龙666612,00012,000160,000160,00050,00050,000140,000140,00020,00020,00025,00025,00012/7/202237第二章 固体中的相结构2.5 分子相分子相大分子及其构成大分子及其构成n聚合聚合度度n：大分子链中链节的重复次数大分子链中链节的重复次数;n相对分子质量相对分子质量:

27、M=mn 多采用平均分子相对质量多采用平均分子相对质量CH2CH2n链节链节CH2CH2CH2CH2CH2聚乙烯聚乙烯分子链分子链3.3.化学组成化学组成(以氯乙烯聚合成聚氯乙烯以氯乙烯聚合成聚氯乙烯为例为例)n单体：单体：组成高分子化合物的低分子化合物组成高分子化合物的低分子化合物;n链节：链节：组成大分子的结构单元组成大分子的结构单元:12/7/202238第二章 固体中的相结构2.5 分子相分子相大分子及其构成大分子及其构成1.1.加聚反应加聚反应n概念：由一种或多种单体相互加成而连接成聚概念：由一种或多种单体相互加成而连接成聚 合物的反应合物的反应(其产物为聚合物其产物为聚合物).).

28、n组成：与单体相同组成：与单体相同,反应过程中没有副产物。反应过程中没有副产物。n分类分类:a.a.均加聚反应：由一种单体参与的加聚反应均加聚反应：由一种单体参与的加聚反应,生生 成均聚物。成均聚物。b.b.共加聚反应：由两种或两种以上单体参与的共加聚反应：由两种或两种以上单体参与的 加聚反应，生成共聚物。加聚反应，生成共聚物。n高分子的合成高分子的合成12/7/202239第二章 固体中的相结构2.5 分子相分子相大分子及其构成大分子及其构成高分子聚乙高分子聚乙烯的形成烯的形成12/7/202240第二章 固体中的相结构2.5 分子相分子相大分子及其构成大分子及其构成2.2.缩聚反应缩聚反应

29、n概概念念：由由一一种种或或多多种种单单体体相相互互混混合合而而连连接接成成聚聚合物，同时析出某种低分子化合物的反应。合物，同时析出某种低分子化合物的反应。n分类：分类：a.a.均缩聚反应：由一种单体参加的缩聚反应均缩聚反应：由一种单体参加的缩聚反应,生成均缩聚物。生成均缩聚物。b.b.共缩聚反应：由两种或两种以上单体参加的共缩聚反应：由两种或两种以上单体参加的 缩聚反应缩聚反应,生成共缩聚物。生成共缩聚物。12/7/202241第二章 固体中的相结构2.5 分子相分子相大分子及其构成大分子及其构成12/7/202242第二章 固体中的相结构2.5 分子相分子相大分子及其构成大分子及其构成n高

30、分子化合物的性能高分子化合物的性能特点特点:n易呈非晶态。易呈非晶态。n弹性模量和强度低。弹性模量和强度低。n容易老化。容易老化。n密度小。密度小。n化学稳定性好。化学稳定性好。n性能及使用稳定性与性能及使用稳定性与聚合度有关聚合度有关.抗拉强度与聚合度的关系抗拉强度与聚合度的关系12/7/202243第二章 固体中的相结构2.5 分子相分子相高聚物的结构高聚物的结构n 杂链高分子杂链高分子两种或两种以上原子构成：两种或两种以上原子构成：n高分子链结构高分子链结构(链内结构，分子内结构链内结构，分子内结构)1)1)化学组成化学组成高聚物结构的基础高聚物结构的基础n碳链高分子碳链高分子碳原子以共

31、价键联结而成：碳原子以共价键联结而成：n 元元素素有有机机高高分分子子无无机机元元素素(硅硅、钛钛、铝铝、硼硼等等）加有机元素加有机元素(氧等氧等)构成：构成：C C C C C C C O C C 或或N、S O Si O Si O 见表见表2-1112/7/202244第二章 固体中的相结构2.5 分子相分子相高聚物的结构高聚物的结构n键键接接方方式式取取决决于于单单体体及合成反应的性质及合成反应的性质n均均聚聚物物中中单单体体的的键键接接方方式式：头头-尾尾连连接接,头头-头头相相连连,尾尾-尾相连尾相连,无轨连接无轨连接.n共共聚聚物物中中单单体体的的连连接接方方式式:无无规规共共聚聚

32、,交交替替共共聚聚,嵌段共聚嵌段共聚,接枝共聚接枝共聚.2)2)结构单元的键接方式和构型结构单元的键接方式和构型二元共聚物单体的二元共聚物单体的连接方式连接方式无规共聚无规共聚交替共聚交替共聚嵌段共聚嵌段共聚接枝共聚接枝共聚12/7/202245第二章 固体中的相结构2.5 分子相分子相高聚物的结构高聚物的结构n大分子链的构型大分子链的构型:化学键链接结构单元构成化学键链接结构单元构成 的空间排列的空间排列主链主链+取代基取代基按取代基的位置与排列规律有：按取代基的位置与排列规律有：a.a.全同立构：取代基全同立构：取代基R R全部处于主链一侧；全部处于主链一侧；b.b.间同立构：取代基间同立

33、构：取代基R R相间分布在主链两侧；相间分布在主链两侧；c.c.无规立构：取代基无规立构：取代基R R在主链两侧不规则分在主链两侧不规则分 布。布。12/7/202246第二章 固体中的相结构2.5 分子相分子相高聚物的结构高聚物的结构n线型线型n整个分子为细长整个分子为细长线条状；线条状；n分子链间无化学分子链间无化学键相连键相连n易加工，良好的易加工，良好的弹性和塑性弹性和塑性高分子链的结构形态高分子链的结构形态3)3)大分子链的几何形状：大分子链的几何形状：12/7/202247第二章 固体中的相结构2.5 分子相分子相高聚物的结构高聚物的结构n支化型支化型n分子呈枝状，有分叉；分子呈枝

34、状，有分叉；n不易规整排列，分子间力较弱；不易规整排列，分子间力较弱；n对性能不利，且结构越复杂影响越大。对性能不利，且结构越复杂影响越大。n体型体型n大分子链之间通过支链或化学键连接成交联结构，大分子链之间通过支链或化学键连接成交联结构，形成空间网状结构；形成空间网状结构；n结构稳定，较好的耐热性、难熔性、尺寸稳定性结构稳定，较好的耐热性、难熔性、尺寸稳定性和力学性能；但塑性低、脆性大，不能塑性加工和力学性能；但塑性低、脆性大，不能塑性加工。12/7/202248第二章 固体中的相结构2.5 分子相分子相高聚物的结构高聚物的结构n大分子链的构象大分子链的构象a.高弹性的原因高弹性的原因:n分

35、子链长分子链长,易弯曲易弯曲;n分子链的键可自由旋转分子链的键可自由旋转.b.单键内旋单键内旋:每一个单键每一个单键围绕其相邻单键按一定围绕其相邻单键按一定角度旋转角度旋转.1092812/7/202249第二章 固体中的相结构2.5 分子相分子相高聚物的结构高聚物的结构c.大分子链的构象大分子链的构象:因单键内旋引起原子在空间因单键内旋引起原子在空间占据不同位置所构成的分子链的各种形象占据不同位置所构成的分子链的各种形象.d.大分子链的柔顺性大分子链的柔顺性:由构象变化获得不同卷曲由构象变化获得不同卷曲程度的特性程度的特性n主链全由单键组成时主链全由单键组成时,柔顺性最好柔顺性最好;n按内旋难易按内旋难易:Si-O C-O C-C;n侧基影响侧基影响:极性越大极性越大,柔顺性越低柔顺性越低;体积越大体积越大,柔顺性柔顺性越低越低;对称性高对称性高,柔顺性好柔顺性好.12/7/202250第二章 固体中的相结构2.5 分子相分子相高聚物的结构高聚物的结构n无定形结构无定形结构n高高分分子子的的聚聚集集态态结结构构(链链间间结结构构、分分子子间间结构结构)12/7/202251第二章 固体中的相结构2.5 分子相分子相高聚物的结构高聚物的结构n结晶型结构结晶型结构折迭链折迭链结构模型结构模型12/7/202252第二章 固体中的相结构12/7/202253第二章 固体中的相结构