聚合物的结构课件.ppt

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1、第一节高分子链的结构一、高分子结构的特点1、链式结构高分子链中数目庞大的结构单元以共价键相互连结而成为长链分子，这种长链分子可以是线型的、支化的或网状的。2．链的柔性由单键键合而成的高分子主链一般都具有一定的内旋转自由度，结构单元间的相对转动使得分子链成卷曲状，这种现象称作为高分子链的柔性．分子链内结构的变化可能使内旋转变得困难或不可能，这样分子链被认为变刚或变成了刚性链。3．多分散性合成高分子材料的聚合反应是一个随机过程，反应产物一般是由长短不一的高分子链所组成的，这就是一般所说的高聚物的多分散性．如果合成时所用单体在两种以上，则共聚反应的结果不仅存在分

2、子链长短的分布，而且每个链上的化学组成也有一个分布．4．凝聚态结构的复杂性高分子链依靠分子内和分子间的范德华相互作用堆砌在一起，可呈现为晶态和非晶态．高聚物的晶态比小分子物质的晶态有序程度差得多，但高聚物的非晶态却比小分子物质液态的有序程度高．高分子链具有特征的堆砌方式，分子链的空间形状可以是卷曲的、折叠的和伸直的，还可能形成某种螺旋结构．如果高分子链是由两种以上不同化学结构的单体所组成，那么化学结构不同的高分子链链段由于相容性的不同，可能形成多种多样的微相结构．复杂的凝聚态结构是决定高分子材料使用性能的直接因素．5．交联网状结构某些种类的高分子链之间能以

3、化学键相互联接而成高分子网,这种网状结构是橡胶弹性体或热固性材料所特有的．它既不能被溶剂所溶解，也不能通过加热使其熔融．一、高分子结构的特点由以上简述可以初步看到高聚物结构的复杂性．实际上至今对高聚物结构中的很多问题还没有完全搞清楚，尚在争论之中．一些高聚物结构的基本物理图象还有待于利用更有力的科学实验去探索．二、高聚物结构的内容高分子结构的内容为：链结构和聚集态结构两个组成部分。链结构又可分为：近程结构（一级结构）和远程结构（二级结构）。聚集态结构是指：高分子材料整体的内部结构。（三级结构）。高分子结构的层次高分子的结构高分子的链结构（单个分子的结构与形

4、态）高分子的聚集态结构高分子链的化学结构结构单元的化学组成（单个分子的结构与形态）高分子的链结构高分子链的尺寸和形态结构单元的键合结构结构单元的立体构型和空间排列单个链的键合键合方式键合序列线型支化交联星型旋光异构几何异构高分子的分子量及分布高分子链的形态（构象）构造构型一级结构二级结构高分子的聚集态结构三级结构高级结构晶态结构非晶态结构取向态结构液晶态结构织态结构高分子链本身的聚集态结构比高分子链本身结构要大的分子聚集态结构7-1-1高分子的近程结构一、结构单元的化学组成聚合物具有链状结构，这概念在1920～1930年间已由Staudinger等提出并确

5、定高分子通常是通过加聚或缩聚反应得到1、碳链高分子分子主链全部由碳原子以共价键相连的高分子（大多由加聚得到）如：这类高聚物不易水解，易加工，易燃烧，易老化，耐热性较差。2、杂链高分子分子主链由两种或两种以上原子如：O，N，S，C等以共价键相连的高分子，如：这类聚合物是由缩聚反应或开环聚合而成的，因主链带极性，易水解，醇解或酸解优点：耐热性好，强度高缺点：易水解这类聚合物主要用作工程塑料3、元素高分子分子主链含Si，P，Al，Ti，As，Sb，Ge等元素的高分子。如硅橡胶：这类高聚物的特点是具有无机物的热稳定性，有机物的弹性和塑性。但强度较低。4、梯形聚合物

6、分子主链不是单链而是象“梯子”或“双股螺旋线”。如聚丙烯晴纤维加热时，升温过程中环化，芳构化形成梯形结构（进一步升温可得碳纤维），可作为耐高温高聚物的增强填料。这类聚合物的特点：热稳定性好，因为受热时链不易被打断，即使几个链断了，只要不在同一个梯格中不会降低分子量。二、高分子链的构型1、立体化学在高分子中的表现构造构型构象构造指分子链中原子的种类和排列，取代基和端基的种类、结构单元的排列顺序、支链的类型和长度等。构型分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。指某一原子的取代基在空间的排列。高分子链上有许多单体单元，故有不同的构型。从一种构型转变为另一种构

7、型时，必须破坏和重新形成化学键。构象指分子中的取代原子（取代基）绕碳－碳单键旋转时所形成的任何可能的三维或立体的图形。构象改变不破坏和形成化学键。分子中取代原子或取代基的相互排斥，致使单键旋转受限制，故给定的分子中存在一个能量最低的优势构象。立体异构的分类几何异构当组成双键的两个碳原子同时被两个不同的原子或基团取代时，内双键上的基团在双键两侧排列方式不同而引起的异构（因为内双键中键是不能旋转的）。立体异构的分类空间立构——若正四面体的中心原子上四个取代基是不对称的（即四个基团不相同）。此原子称为不对称C原子。这种不对称C原子的存在会引起异构现象，其异构体互

8、为镜影对称，各自表现不同的旋光性，故称为旋光异构。小分子大分子：单