材料的组成结构性能之间的关系（工科化学二三）

范德华力分为三种：

非极性分子与非极性分子间的作用力：色散力

非极性分子与极性分子间的作用力：色散力 ＞ 诱导力

极性分子与极性分子间的作用力：色散力 ＞ 取向力 ＞ 诱导力

只有分子极性很大时：取向力＞色散力＞诱导力

3.3.2.2氢键

氢键在第二章的液体一节2.3中已经讲过，这里不再赘述。氢键的键能一般为5-50kJ/mol

3.3.2.3次价力

普遍存在于高分子化合物和生物大分子中非键合原子间、基团间、链之间作用力的总和，包括氢键和分子间力（与之相对的是主价力：化学键）

次价力常用来解释高分子的物理性质：耐热性、溶解性、导电性、机械性能

高分子化合物中，质量和链长，次价力越大，高分子化合物次价力用内聚能和内聚能密度表示。内聚能：液态或固态分子克服次价力转移到其远离其临近分子所需要的能量，单位体积内聚能叫做内聚能密度

课堂习题：比较化学键、氢键、范德华力这三个结构化学中的相互作用力大小？（答案见文后评论区）

3.3.3高分子材料

高分子有四级结构，结构复杂，导致其性能不同

3.3.3.1主要性能：

1）溶解性：

相似相容规则：聚合物基团与溶剂极性相同溶解度大，即是极性越接近的物质越容易互溶。（备注：这里指的是聚合后的高分子而不是其单体）

溶度参数相近原则:(溶度参数相差小于3.1(J•cm-3)1/2)溶度参数为内聚能密度的平方根。

溶剂化规则:亲电子溶剂易溶给电子高分子，给电子溶剂易溶亲电子高分子

2）机械性能

机械性能：拉伸强度/压缩强度/弯曲强度/抗冲击强度等

影响因素：主链结构/链接方式/规整性/交联强度/结晶度等

一般说来，对于相同种类的高分子化合物，聚合度越大，拉伸强度/抗冲击强度越大。(可以理解成分子量越大机械强度越大)

3）导电性能

通常高分子材料都是电的绝缘体

对于交流电来说，由于极性极端在交流电下反复作用，其绝缘性能会受到破坏

导电高分子：聚噻吩

由于高分子的绝缘性能，其材料表面容易产生静电作用，静电电压一般都比较大，几百伏到几千伏不等，最大可到10万伏。一般说来，为了保证操作时的安全，高速运转的机器和高分子绝缘材料都要有接地线。

大部分情况下，静电作用是有害的，消除静电的方法是采用表面活性剂和添加导电高分子。有些时候静电作用也可以利用：静电除尘/复印等

3.3.3.2高分子材料的分类

1）塑料：可塑性材料，主成分为合成树脂，一般为线性高分子

分为热固性（一次成型）/热塑性（多次成型）

六大塑料：

聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料、氨基塑料（按产量归类）

2）橡胶：高弹性的轻度交联的线性高分子化合物

使用：主要利用其高弹性性能

天然橡胶：异戊二烯的高聚体组成。天然橡胶以顺式为主

顺式聚异戊二烯

反式聚异戊二烯

耐气候性最好的是氟橡胶和硅橡胶

氟橡胶：耐高温，密度小

硅橡胶：耐高低温，不易燃（耐高温和不易燃是两种不同的性质）

3）纤维

有一定拉伸能力的线性高分子

纤维分为天然纤维和合成纤维

辨析：纤维和纤维素？

纤维素是天然纤维的一种。纤维是高分子化合物，纤维素是多糖的一种

4）胶黏剂

分类：天然胶黏剂和人工合成的树脂型胶黏剂

组成：黏剂、固化剂、填料、其他附加剂（增韧剂/抗氧化剂）

黏合机理：粘合剂表面含有极性基团，被黏合物质表面表面也要有极性基团

这些极性基团主要有-NH2,-COOH,-OH,-CO-等

5）涂料

作用：保护、装饰、标志等

涂料的主要成分和主要污染源头

3.3.3.3常见的高分子化合物

集中常见的高分子材料

举例说明：

聚酯类代表是聚己二酸己二醇酯，代表商品是食品或者农业用薄膜

聚氨酯代表是聚己二酸己二胺，代表商品是泡沫材料：比如家电纸箱内为了防止运输过程中碰撞而在纸箱和家电之间放置的泡沫等。

聚四氟乙烯：这是一种耐高温的塑料，可以放在普通的火上烤而不熔化。

聚有机硅氧烷是一种非碳链的高分子（硅链），有着普通高分子的性质，但因为没有碳链，是非易燃物。

下一节我们讲晶体缺陷和半导体的相关知识