材料科学基础_高分子材料结构

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1、16高分子材料结构6.1高分子结构的基本概念6.2高分子的结构26.1高分子结构的基本概念一、单体二、链节：组成高分子材料的结构单元三、聚合度：大分子链的链节数链节36.1高分子结构的基本概念四、相对分子质量M相对分子质量:M=m×n,其中(m)为链节相对分子质量，(n)为聚合度。同一高聚物因其聚合度不同，大分子链的长短各异，其分子量也就各不相同。因此高分子化合物的相对分子质量是一个平均值。分子量越大，强度和硬度高，而塑性、弹性和韧性低，加工成型性变差分子量分布宽，材料流动性好，易加工，制品表面光滑；反之

2、则强度高，力学性能好46.1高分子结构的基本概念五、高分子材料的命名按其化学组成来命名热塑性高分子材料，常在单体前加“聚”聚乙烯，聚甲醛由两种或两种以上单体聚合而成的高分子，可在单体后加“共聚物”腈丁苯共聚物热固性高分子材料在单体后加“树脂”酚醛树脂用高分子材料的商品名和习惯名以结构为基础的系统命名(IUPAC)56.1高分子结构的基本概念五、高分子材料的命名6通俗名称商品名称简写代号聚氯乙烯氯纶PVC聚丙烯丙纶PP丙烯腈-丁二烯-苯乙烯ABS树脂ABS聚对苯二甲酸乙二酯涤纶PET聚甲基丙烯酸甲酯有机玻璃

3、PMMA聚苯乙烯聚苯乙烯PS76.2高分子的结构高分子的结构包括：大分子链结构大分子链的聚集态结构8一、高分子大分子链的结构1.高分子大分子链的结构9一、高分子大分子链的结构2.高分子大分子链间作用力主价力：大分子链上原子间的作用力为共价键次价力分子链间的作用力为范德瓦尔斯键和氢键由于高分子链很长，次价力往往占主导地位，故高分子破坏时常常是化学键（共价键）的断裂10一、高分子大分子链的结构3.高分子大分子链的构象（1）大分子链的柔顺性柔顺性好，高分子的塑性、弹性和韧性好，强度和硬度差；分子链越长，柔顺性越

4、好高分子链中各单键自由旋转,使高分子链具有强烈卷曲倾向的特性。11一、高分子大分子链的结构影响柔顺性的因素内部因素原子间的共价键长度大、极性小、键能小，则柔顺性好，刚度小碳链高分子中，C-H键极性最小，分子链具有很大的柔顺性杂链高分子中C-O、C-N、Si-O都比C-C更容易旋转，故尼龙、聚酯、聚氨酯等都是柔性键，耐低温性能好，聚氨酯耐低温性能最好12一、高分子大分子链的结构影响柔顺性的因素内部因素Si-O比C-O、C-C更易内旋转，故聚硅氧在低温下分子链仍能活动，是优良的耐寒橡胶主链上有芳环或杂环则柔顺

5、性差，刚度大，耐热性好取代极性小，体积小，同一位置的取代基数量少，则大分子链的柔顺性好，刚度小13一、高分子大分子链的结构影响柔顺性的因素外部因素温度越高，热运动越大，分子内旋转自由，分子链越柔顺外力作用快，大分子来不及运动，则表现出刚性14（2）高分子大分子链的几何形状一、高分子大分子链的结构高分子的形状示意图(a)线形高分子(b)支化高分子(c)交联高分子(d)三维网状高分子大分子链的几何形状有线型、支化型和体型（网型或交联型）。具有有线型和支化型结构的聚合物称为线型高聚物，具有较高的弹性和热塑性，可

6、反复使用。体型高聚物则具有较好的耐热性强度和热固性，但弹性、塑性低，易老化，不可反复使用。支化和交联对高分子材料的性能有显著影响。例如，橡胶只有交联后才具有弹性和实用价值15（2）高分子大分子链的几何形状一、高分子大分子链的结构16二、高分子的聚集态结构1.非晶态结构（无定形高聚物）无规线团模型非晶态结构聚合物凝固时，分子不能规则排列，呈长程无序、近程有序状态。非晶态聚合物分子链的活动能力大，弹性和塑性较好。由于其聚集态结构态是均相的，因而材料各个方向的性能是相同的。17二、高分子的聚集态结构2.晶态结构

7、结晶性高分子从熔融体冷却到Tm(熔点）与Tg(玻璃化温度)之间的任意温度都能发生结晶18二、高分子的聚集态结构高分子的结晶大多数高分子材料都只能产生部分结晶，结晶部分所占的比例称为结晶度影响高分子结晶度的因素：高分子链的形状、分子量、对称性、柔顺性及高分子链间的作用力19二、高分子的聚集态结构3.实际高分子材料的聚集态结构20二、高分子的聚集态结构4.高分子结晶度与性能的关系高分子材料的强度、硬度、刚度、密度和热变形温度、熔点都随着结晶度的增加而提高弹性、韧性和断后伸长率以及溶解性和透气性则随着结晶度的增

8、加而降低化学稳定性与热稳定性随着结晶度的增加而提高21高分子的取向：在外力作用下，分子链或链段沿力场方向有序排列，或晶态高分子在拉伸变形后形成微纤维结构取向强化：高分子拉伸取向的，沿取向方向上的强度增高应用:拉伸后的纤维强度可增加数倍，作各种织物和绳材；取向后薄膜可用于要求很高的录音机磁带二、高分子的聚集态结构5.高分子的取向结构22二、高分子的聚集态结构5.高分子的取向结构高分子材料的应用高分子材料因具有从可流动的凝胶体到柔