聚合物的结构与性能(I)

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1、第三章聚合物的结构与性能软硬橡胶塑料纤维工业民用航天丰富多彩的高分子世界？高分子结构的多样性？微观结构与宏观性能§3-1.高分子化合物的结构单根链聚合物是由许多高分子链聚集而成，其结构分两方面:（1）单个高分子链的结构（决定本体性能）（2）许多高分子链堆砌在一起--聚集态（决定实际性能）结构单元长链分子许多链堆砌ChainstructureConformationandmolecularweightCrystallinestate,amorphousstate,orientatingstate,liquid-crystallinestateStructure

2、ofaggregationstateConfiguration结构单元的化学组成、连接顺序、立体构型，以及支化、交联等近程结构（一级结构）远程结构（二级结构）高分子链的形态（构象）以及高分子的大小（分子量）链结构聚集态结构（三级结构）晶态、非晶态、取向态、液晶态及织态等聚合物的结构高分子链结构的特点●既简单又复杂；●长而柔；●分子量大而不均匀一、（单根）高分子链的结构主链支链端基侧基结构术语1）.化学组成1.一级结构CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2聚乙烯(A)碳链高分子主链特点：不溶于水，可塑性（可加工性）好但耐热性差。主链全部由

3、碳原子组成PE,PP,PVC,PMMA，PTFE等CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2尼龙(B)杂链高分子（除C以外，还含N，O，S）NH＝COC＝ONHPET,PPO,PSV,POM,PPS，等都有极性，易水解、醇解；耐热性比较好，强度高常用作工程塑料。SiOOOOOOSiSiSiSiSiCH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3聚二甲基硅氧烷(C)元素高分子（主链不含C）具有无机物的热稳定性和有机物的弹塑性，强度较低。不影响力学性能，但影响热稳定性，化学稳定性非反应性：－CH3、－OCH3，如聚甲醛受热降解从端羟

4、基开始，必须进行酯化或醚化以封端。端基(endgroup)HO-CH2-O-CH2-O-CH2-O-CH2-O-CH2-OH酯化CH3O-CH2-O-CH2-O-CH2-O-CH2-O-CH2-OCH3反应性：－OH、－COOH、－NH2，可进一步反应合成复杂结构可用来测分子量HO-CH2-CH=CH-CH2--CH2-CH=CH-CH2-OH侧基(sidegroup)由单体带入的与主链相接的基团例：－(CH2－CH)－聚苯乙烯中的苯环聚甲基丙烯酸酯中的甲基和酯基－(CH2－C)－CH3OCH3(C4H9)C=O｜｜｜体积、极性会影响聚合物的热性能和力学性能

5、由聚合生成：结构与主链相同与侧基的区分:侧基化学结构与主链不同支链branch会影响聚合物的规整性，从而影响热性能和力学性能构型（configuration）是指分子中由化学键所固定的原子在空间的排列，改变构型必须经过化学键的断裂和重组。2)构型高聚物不同的异构体旋光异构几何异构键接异构影响链的立构规整性分子链排列Head-to-tailHead-to-headTail-to-tailA.键接异构CH2CH2C＝CCH2CH2CH2C＝CCH2CH2CH2C＝CCH2C＝CCH2CCCH2CCCH2CH2CCCH2CH2CCCH2CH2CC反式顺式B.几何异

6、构(顺反异构)重复周期：0.48Å重复周期：0.816ÅC.旋光异构因内、外消旋作用，所以大部分无旋光性;但有些生物高分子具有旋光性对应用做材料的高分子来说，关心的不是具体构型(左旋或右旋)，而是构型在分子链中的异同，即全同(等规)、间同或无规。Isotactic全同立构Atactic无规立构Syndiotactic间同立构结构规整较规整不规整等规度(tacticity):全同或间同立构单元所占的百分数主链化学元素不同，性能、应用不同PEPA66Tg-68°C47°C拉伸强度22～39MPa75～85MPa氟原子吸引电子和束缚电子云的能力最强而且氟原子的原子

7、半径小、电子云密度大、电子云流动性小，难极化，与碳原子形成的C-F键的键能比C-H键大，C-F键稳定，不易被破坏。有机氟高分子特有的“α—氟代效应”，使与C-F键相邻的化学建均得到加强；同时，氟原子的电子云对高分子主链（碳链）有强的屏蔽作用，这种强屏蔽作用对有机氟高分子（如，聚四氟乙烯等）主链起到了保护作用，这种特殊的高分子结构可赋予有机氟高分子及其制品诸多优异性能。主链键接原子不同，性能亦不同PTFE：－CF2－CF2－有机氟高分子的化学特性：最好的化学稳定性：高抗紫外线性、高耐候性、高耐化学性、高耐老化性特异的表面性能—表面能最低：拒水性好、拒油性好、耐

8、沾污性好理想的生物稳定性和生物相容性：优异的光学性能