材料科学与工程基础 教学课件 作者 顾宜 主编第三章第三讲.ppt

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1、3-4高分子材料的组成和结构CompositionandStructureofPolymericMaterialsCompositionandStructureofPolymericMaterialsWhatisdifferent?comparedwithmetallicmaterialsandInorganic-nonmetalicMaterialsPolymerChainelementsTypes,BondingModelConformationAggregationalStructuresPackingAmorphousCrystallinemorphologyOrientat

2、ionalpolymericmaterialsArtificial,SyntheticNaturalPolymerBlendsMorphology3-4高分子材料的组成和结构CompositionandStructureofPolymericMaterials3-4-1高分子材料组成和结构的基本特征TypicalFeature1921年Staudinger提出高分子的概念①分子量大，分子量分布104---107，Mn,Mw,②高分子链多种形态③分子链间力：范氏力为主，部分化学键分子内共价键④结构的多层次性Chapter4FIGURE4.83-4-2高分子链的组成和结构PolymerC

3、hain1．大分子链的组成Composition①组成元素：BCNO有机elementSiPS无机AsSe元素有机金属/有机部分元素在周期表中的位置和成链能力ⅢA2s1pⅣA2s2pⅤA2s3pⅥA2s4pⅦA2s5p51B～513Al131Ga149In181Tl16C∞14Si4532Ge650Sn582Pb27N∞?15P>433As551Sb383Bi?8O∞?16S3000034Se?52Te?84Po?9F217Cl235Br253I285At2②大分子链的类型Types碳链高分子杂链高分子芳杂环高分子元素有机高分子无机高分子梯形和双螺旋高分子2.结构单元及键接方式Rep

4、eatingMerUnitandBondingModel(1)大分子链的形成方式及键接形式形成方式----加聚、缩聚键合形式----共价键（方向性、饱和性）(2)结构单元的键接方式（几何构型GeometricConfiguration）（链节）取代基的位置：Head-HeadTail—TailHead--Tail(3)空间的构型SpacialConfigerationStereoisomers存在不对称碳原子-(-CH2-C*HR-)-全同立构isotacticconfiguration间同立构syndiotactic无规立构atactic(4)支化和交联结构BranchedandC

5、rosslinked(5)共聚物的结构：Copolymer无规~ABBAABAB~Random交替~ABABAB~Alternating嵌段~AAAAAAAABBBBBBB~接枝~AAAAAAAAAAAA~BBBBBBBBlockGraft3.大分子链的构象Conformation—MolecularShape(1)大分子链的柔性Flexibility(2)σ键的内旋转与大分子链的构象rotationofsinglechainbonds(3)构象与链结构主链结构取代基交联旋转位垒邻非键合原子数键角键长(4)构象变化与分子链热运动4.分子量和分子量分布Figure4.43-4-3高分子

6、链的聚集态结构AggregationalStructures1.链间相互作用InteractionofChains范氏力为主氢键化学键内聚能密度（集约效应）：单位体积的内聚能内聚能：1摩尔分子聚集在一起的总能量，或1摩尔液体蒸发，或1摩尔固体气化的总能量高分子化合物内聚能密度（J/cm3）聚乙烯259聚异丁烯272聚异戊二烯280聚苯乙烯309聚甲基丙烯酸甲酯347聚乙酸乙烯酯368聚氯乙烯380聚对苯二甲酸乙二酯477聚酰胺-66773聚丙烯腈9912.高分子链的聚集态结构AggregationalStructures（1）非晶态结构（长程无序）Amorphous,entangle

7、ment无规线团堆砌，缠绕—无定形，线性Linear无规线团堆砌，缠绕—化学交联，网状Network结构模型：Structuralmodels无规线团模型折叠链缨状胶束粒子模型（2）晶态结构（长程有序）CrystallineStructure①晶胞UnitCell：由一个或若干个高分子链的链段构成非立方晶系non-cubicChainsegment晶胞结构和参数，取决于化学结构、构象、结晶条件RepeatingunitLatticeScrewyCrysta