材料科学的课外问题


聚合物相对低的耐热性可以从热化学稳定性和热自持(即热机械稳定性)来说。

热化学稳定性差来自于分子中化学键相对不稳定,毕竟还是有机物为绝对主体(不考虑无机高分子),共价键在热作用下容易形成自由基,也容易和主链上的活性基团(最典型的是PVC上的氯代和α位质子的氯化氢消除)发生作用。即便在自由基反应角度看来比较稳定的材料,其主链基本结构C-C键键能不算高这一事实本身也是材料的大限,温度高了至少会热裂解。

热自持差是因为除去热固性聚合物外,其他聚合物在分子层面用来维持宏观力学强度的机制是依靠分子间由于熵作用的缠结,而不像其他无机物或小分子那样具有自己的离子晶体或者分子晶体结构。由于温度增加,外界能量的输入导致分子链的平均内能增加,链段活性增强,势必会导致分子链之间的活动性(流动性)增强;在宏观上即体现为整块材料与温度相关的粘-弹性的连续变化,以及玻璃化转变温度和脆韧转变温度这两个代表温度。

导电性差本来我是想拿能级说的,不过考虑到既然是一整套分子,而且还是聚合物这种带分子量分布的分子,还是拿能带理论来套更合适一些。毕竟是有机物,不能电离也没有掺杂,想导电得找载流子,既然不能电离也没有掺杂,那载流子只能靠电子活化来提供,但聚合物本身一般禁带宽度都很大,不是随随便便能导电的(强行击穿另说)。

浮光掠影地说了说,

以上。


耐热性:你可以从官能团的角度出发,讨论温度高低对不同官能团的影响

导电性:你可以从单体聚合时是否有提供电子自由移动的诸如双键轨道,讨论电子是否可以自由移动。


聚合物的主要元素还是C和H,太高温肯定不行,一定高温下分子链也会移动,改变聚合物内部构造。

导电性的话首先要有能够自由移动的电子,然后需要可流通的结构,类似共轭。这样的聚合物挺多,聚乙炔,聚吡咯,聚苯胺,聚噻吩等。


跟谁比?跟金属比导电性是差。它就是个这么个玩意。


耐热性看键能

导电性看自由电子


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