高分子物理 高分子链的结构课件.ppt

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1、高分子物理的研究内容高分子的结构，包括链结构和凝聚态结构高分子材料的性能，主要是粘弹性分子运动的统计学2.1高分子结构的特点1、结构单元组成2、一般高分子的主链都有一定的柔性。如果化学键不能内旋转或结构单元间有强烈的相互作用，则形成刚性链。3、结构的不均一性。4、结构单元之间的相互作用对结构和性能影响很大。5、高分子的凝聚态有晶态和非晶态之分，且与小分子有本质差别。6、结构的多重性高分子结构2.1.1高分子结构的内容构象凝聚态结构近程结构（一级结构）远程结构（二级结构）构造（化学结构）构型分子大小（分子量）链结构柔顺性晶态结构非晶态

2、结构取向态结构液晶态结构织态结构三级结构更高级结构2.2高分子链的近程结构2.2.1结构单元的化学组成1、按高分子主链组成分为：碳链高分子：C举例：聚烯烃如PE、PP、PVC、PS、PMMA等杂链高分子：C、O、N、S等如PET、PA、PU元素高分子：Si、P等具有无机物的热稳定性和有机物的弹性、塑性。如PDMS有时，高分子链呈梯形结构2、端基对聚合物性能的影响很大，尤其是分子量比较小时。高分子链的端基取决于聚合过程中链的引发和终止机理。端基可以来自于单体、引发剂、溶剂或分子量调节剂。端基对聚合物热稳定性影响很大，链的断裂可以从端基

3、开始，所以有些高分子需要封端，以提高耐热性。聚甲醛的端羟基以酯化封端，显著提高耐热性。聚碳酸酯的端羟基和酰氯基，可以用苯酚封端，既可以控制分子量，又可以提高耐热性。2.2.2键接结构1、键接结构指结构单元在高分子链中的连接方式。对于缩聚和开环聚合，结构单元的连接方式是固定的，而对于加聚反应，可以分为头-尾、头-头和尾-尾连接的不同方式，对于共轭双烯存在1，2和1，4-加成及顺反异构。2、在加聚反应过程中，绝大多数是头-尾键接，但因产物不同，也存在数量不等的头-头（尾-尾）键接方式，而且离子聚合反应中，产生这种现象较自由基聚合少。聚醋

4、酸乙烯酯就含少量头头键接，以它水解制备PVA，再制维尼纶时，就会有少量羟基不发生缩醛化反应，造成缩水。CH2CHOHCH2CHOHCH2CHOCH2CHOCH2HCHO正常的头尾键接方式缩醛化反应形成稳定的六元环结构CHCH2OHCH2CHOHCHCH2OCH2CHOCH2非正常的尾尾键接缩醛化反应七元环结构不稳定，不可能形成HCHO2.2.3支化与交联1、一般高分子都是线型的，在受热或受力情况下分子间可以互相移动，可以溶解和熔融，易于加工成型。高分子在什么情况下易于发生支化，怎样会发生交联？2、支化高分子的化学性质与线形分子相似，

5、但支化对于物理机械性能有时影响很大，如LDPE（高压聚乙烯），由于支化破坏了结晶，机械强度低，常被用于薄膜；而HDPE（低压聚乙烯），线型分子，结晶度高，硬度高，可做瓶、管、棒等。LDPE、HDPE的制备方法。附：Ziegler、Natta及配位聚合反应3、支化高分子有星型、梳型、无规之分。4、高分子链之间通过支链连接成三维网状结构即为交联结构，它不溶不融，与支链高分子有本质区别。热固性的塑料和硫化的橡胶都是交联高分子。统计(无规）共聚物Statistical(Random)copolymer，Poly(A-ran-B)交替共聚物A

6、lternatingcopolymer,Poly(A-alt-B)—A—B—A—A—B—A—A—A—B—B—A—B——A—B—A—B—A—B—A—B—A—B—A—B—嵌段共聚物BlockcopolymerPoly(A-block-B)—A—A—A—A—B—B—B—A—A—A—接枝共聚物GraftedcopolymerPoly(A-g-B)2、不同的共聚物组成对材料性能的影响各不相同。无规共聚物的性质与均聚物差别很大。例如PE、PP均为塑料，而其共聚物则是橡胶（乙丙橡胶）；PTFE是不能熔融加工的塑料、而其与六氟丙烯的共聚物则是热塑性

7、塑料塑料与橡胶的区别及分类3、为了改善高聚物的性能，往往采取共聚，使产物兼有几种均聚物的优点。如PMMA是塑料，性能与PS类似，但由于酯基极性强，高温流动性差，不能注塑成型，如果与少量St共聚，则可以明显改善高温流动性；ABS树脂是AN、Bu、St的共聚物，兼具三者特点，AN使之耐化学腐蚀、提高抗张强度和硬度；Bu使之具有橡胶的韧性，提供抗冲击强度；St提供高温流动性，便于加工，并改善制品外观。因此，ABS是性能优良的热塑性塑料。1.2.5高分子链的构型1、构型是对分子中的最邻近原子间相对位置的表征，即，分子中由化学键所固定的原子在

8、空间的几何排列，包括两种：1）旋光异构对于-CH2-CHR-型的聚烯烃，每一结构单元中有一个手性碳原子，分为三种。高分子的立体构型不同，材料的物理性能也不同，例如全同立构的PS能够结晶，熔点240oC，而无规立构PS不能结晶，透明，软