聚合物结构与性能1

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1、聚合物的结构和性能StructuresandPropertiesofPolymers教材：《聚合物的结构和性能》马德柱等编，科学出版社，1999年，第二版参考书：《高分子物理》何曼君等编，复旦大学出版社，1990年修订版《高聚物的结构与性能》，陈平、唐传林编，化学工业出版社，2005年7月，第一版《高分子物理》刘凤岐、汤心颐编，高等教育出版社，2004年第二版绪论一、高聚物的基本概念1.高分子化学这门科学是从有机化学发展起来的，迄今，绝大多数高聚物都是有机高聚物，可简单地以高分子链的组成分类入下类别高聚物实例碳链高聚物

2、饱和PE：(－CH2－CH2－)n不饱和PB：(－CH2－CH=CH－CH2－)n杂链高分子Nylon-66：[CO(CH2)4CONH(CH2)4NH]元素有机高分子硅油、硅橡胶无机高分子磷酸盐、硅酸盐绪论高聚物以链命名，是由于它们的分子是长链结构的，称为分子链。若分子链是以化学结构相同的重复单元（也称链节）连接而成的，称为均聚物。若分子链由2种或2种以上的结构单元组成的，称为共聚物。（缩聚物例外）化学结构相同的链节可以有不同的异构体。近程结构远程结构聚合物的结构聚合物的性能聚合的表征结构与性能间的关系高分子科学高分

3、子化学高分子物理聚合物成型加工（含：聚合物流变学）聚合物的合成聚合物合成工艺学聚合反应条件聚合反应速度聚合反应机理高分子链结构聚集态结构力学、光学、热学、声学、电学等性能第一章高分子链的近程结构高分子物理的基本内容是研究高聚物结构与性能间的关系。性能取决于结构。为了合成具有指定性能的高分子材料，人们总是从化学结构开始设想。为了改进高分子材料的某种性能，人们也总是首先从改变其结构入手。无数的事实表明，人们无时无刻不在利用高聚物结构与性能间的关系，根据需要选择高分子材料，改性高分子材料，创造高新的高分子材料。高聚物结构与性

4、能间的关系是高分子材料设计的基础，同时也是确定高分子材料加工成型工艺的依据。第一节引言高分子结构特点：链式结构：分子量大、结构单元多、彼此以共价键连接、结构具有多样性。链的柔顺性：由单键键而成的高分子主链一般都有一定的内旋转自由度，结构单元的相对转动使得分子链呈卷曲状，这种现象称为高分子链的柔性。由内旋转而形成的原子空间排布称为构象。不均一性（多分散性）：包括分子量分布、结构单元的键合顺序、空间构型的规整性、支化度、交联度、共聚物的组成和序列结构等的不均一性。高分子结构特点：聚集态结构的复杂性：高分子链依靠分子内和分

5、子间的范德华相互作用堆砌在一起，可呈现晶态和非晶态。高聚物的晶态比小分子的晶态有序程度差得多，但高聚物的非晶态却比小分子物质的液态的有序程度高。高分子链具有特征的堆砌方式，分子链的空间形状可以是卷曲的、折叠的和伸直的，还可以形成某种螺旋状结构。如果高分子链由两种以上不同的结构单元所组成，那么化学结构不同的高分子链的链段由于相容性的不同，可形成多种多样的微相结构。聚集态结构是决定高分子材料使用性能的直接因素。高分子结构特点：交联网状结构：高分子链之间以化学键相互连接而成的高分子网络，是橡胶弹性体或热固性聚合物材料所特有的

6、，它即不能被溶剂所溶解，也不能通过加热使其熔融。显然交联程度对这类材料的力学性能有重要影响。化学组成单体单元的键合（键合方式、序列）近程结构高分子的构型（结构单元空间排列）单个高分子链的键接（交联与支化）高分子链结构高分子的大小（分子量及其分布）远程结构高分子链的尺寸（末端距、旋转半径）高分子的形态（构象、柔性、刚性）晶态（Crystalline）非晶态（Non—crystalline）高分子聚集态结构取向态（Orientation）液晶态（Liquidcrystals）织态（Texture）高聚物的结构（超分子结

7、构）第一节引言高分子链近程结构的范畴高分子链的近程结构——研究的是结构单元的化学组成、空间立构以及相邻结构单元的连接方式和排列次序等问题。因仅涉及结构单元本身以及相邻几个结构单元的结构问题，故称为近程结构。高分子链的远程结构——所指的是整个分子的大小和在空间的构象。聚集态结构——即分子的堆砌结构(无定型态<液态、固态、熔融态>、晶态)，织态结构等。第二节高分子内和高分子间的相互作用物质的结构是指物质的组成单元（原子或分子）之间在相互吸引和排斥作用达到平衡时的空间排布。因此，为了认识高聚物的结构，首先应了解高聚物分子内和

8、分子间的相互作用。2-1化学键构成分子的原子间的作用力有吸引力和排斥力，吸引力是形成分子的结合力，叫主价键，或称键合力。斥力是原子的电子之间的相互排斥力。当吸引力和斥力达到平衡时，便形成稳定的化学键。化学键包括：共价键、离子键、金属键1.共价键绝大多数高分子链上的原子都是由共价键连接而成的。共价键包括键和键，键能在数百kJ/m