聚合物分析绪论课件.ppt

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1、第1章绪论1.1高分子科学概论1.2高聚物结构和形态的特点1.3高聚物的状态及其行为1.4高聚物结构和性能测定方法概述高分子科学既是一门应用学科，也是一门基础学科，它是在有机化学、物理化学、生物化学、物理学和力学等多学科的基础上逐渐发展而成的一门新兴学科。高分子科学高分子化学高分子物理高分子加工工程高分子化学研究聚合反应和高分子化学反应原理，选择原料、确定路线、寻找催化剂、制订合成工艺等高分子物理研究聚合物的结构与性能的关系，为设计合成预定性能的聚合物提供理论指导，是沟通合成与应用的桥梁。高分子物理课程概况第一部分：高聚物的结构第二部分：高聚物的分子运动第三部分：高聚物的性能

2、高分子加工工程研究聚合物加工成型的原理与工艺。聚合物是由许多单个的高分子链聚集而成，因而其结构有两方面的含义：（1）单个高分子链的结构；（2）许多高分子链聚在一起表现出来的聚集态结构。引言一、高分子的结构特点（1）高分子链很长，分子量很高，分子量具有多分散性。（2）具有线形、支化、网状结构。（3）高分子链可以内旋转，具有柔顺性。（4）分子内和分子间有相互作用，如范德华力、氢键。（5）聚集态结构：晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构、多相态结构二、高分子结构的分类聚合物的结构链结构聚集态结构三级结构一级结构近程结构二级结构远程结构结构单元的化学组成、连接顺序、立体构型，

3、以及支化、交联等晶态、非晶态、取向态、液晶态及织态等。高分子链的形态（构象）高分子的大小（分子量）高分子链的近程结构序列结构（共聚物）无规共聚：…AAAAAAABBBAABBBBBAA…交替共聚：…ABABABABABABAB…嵌段共聚：…AAAABBB…BBBBAAAA…接枝共聚：…AAAAAAAAAAAAAAAAAAAA…二、高分子结构的分类不同序列结构的特点无规、交替——改变了结构单元的相互作用状况，因此其性能与相应的均聚物有很大差别如：PE和PP均为塑料；乙烯丙烯的无规共聚物是乙丙橡胶二、高分子结构的分类嵌段、接枝——保留了部分原均聚物的结构特点，因而其性能与相应的均

4、聚物有一定联系如：HIPS高抗冲聚苯乙烯ABS树脂，酸酐接枝PE二、高分子结构的分类不同序列结构的特点高分子链的远程结构高分子链的形态（构象）二、高分子结构的分类大分子构象无规线团平面锯齿链折叠链螺旋链伸直链三、聚合物的聚集态结构研究单位体积内许多高分子链间的排布问题高分子的聚集态结构也称三级结构，或超分子结构，它是指聚合物内分子链的排列与堆砌结构。特点（1）聚合物分子量具有多分散性，结构复杂。构成非晶、半晶、结晶态聚合物。（2）小分子晶体有明确的熔点，聚合物熔点有一个范围，即熔程。大分子构象基本结晶（非晶）单元聚合物聚集态结构折叠链片晶特点:片晶厚度100埃基本伸直链片晶

5、结晶单元特点:分子链平行排列，片晶厚度是分子链长的十分之一。纤维状晶（羊肉串晶）特点：由伸直链和折叠链构成。（1）两相结构模型特点：★包括，晶区、非晶区。晶区和非晶区相互贯穿同时存在，一根高分子链可以同时穿过几个晶区和非晶区。★晶区大小100埃。无方向★该模型解释了结晶聚合物的缨状微束模型密度的变化。（一）聚合物的晶态结构模型三、聚合物的凝聚态结构缨状微束模型（两相结构模型）40年代Gerngross提出实验现象：结晶高聚物的X衍射图上衍射花样和弥散环同时出现测得的晶区尺寸约为几百A<分子链的尺寸提出模型：晶区非晶区同时存在晶区尺寸较小，一根高分子链可穿过几个晶区晶区在通常情

6、况下是无规取向的可以解释：高聚物宏观密度<晶胞的密度熔融时由于微晶区的大小不同所以有一个熔限高聚物拉伸后X衍射图上出现圆弧形及光学双折射（是由于微晶的取向和非晶区中分子链取向的结果）不能解释：晶区和非晶区可以分开对片晶、球晶形态无法解释三、聚合物的凝聚态结构(2)折叠链模型近邻规整折叠近邻松散折叠多层片晶折叠是近邻松散折叠链的组合插线板模型三、聚合物的凝聚态结构（一）聚合物的晶态结构模型折叠链模型（50年代A.Keller提出）实验现象：电子显微镜观察到几十微米范围的PE单晶测得晶片厚度约为100A，且与分子量无关.X衍射还证明分子主链垂直晶片平面提出模型分子链规则地折叠形成

7、厚100A的晶片晶片再堆砌形成片晶可以解释：片晶、球晶的结晶形态不能解释：单晶表面密度比体密度低三、聚合物的凝聚态结构松散折叠链模型（60年代Fischer提出)实验现象：用发烟硝酸腐蚀PE单晶表面密度增大表明单晶表面有一层结构疏松的无序层提出模型：折叠处为松散的环状结构可以解释：单晶表面密度低的实验现象不能解释：有些高聚物（PE）结晶过程极快，而分子链的折叠是一个松弛过程，故很难完成这种折叠三、聚合物的凝聚态结构插线板模型（P.J.Flory提出）实验现象：晶体PE分子链的均方旋转半径与熔体PE分子链