高分子概论第二章高分子结构ppt课件.ppt

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1、第二章高分子结构与性能第一节高分子化学结构（一级结构、近程结构）高分子化学结构的多重性，包括：1、结构单元的连接形式2、立体异构3、顺反式结构4、支链5、交联1、结构单元的连接形式聚合物的序列结构：指聚合物大分子结构单元的连接方式。乙烯基聚合物主要是头-尾连接，少量头-头和尾-尾。例如：聚丙烯（CH2-CH）nCH3头—头头—尾尾—尾2、立体异构(旋光异构)大分子结构单元内的取代基可能有不同的排列方式形成立体异构包括:等规（全同）、间规（间同）、无规立构。若高分子中含有手性C原子,则其立体构型可有D型和L型，据其连接方式可分为如下三种：（以聚丙烯为例）（1）全同立构

2、高分子（isotacticpolymer)：主链上的C*的立体构型全部为D型或L型,即DDDDDDDDDD或LLLLLLLLLLL；（2）间同立构高分子（syndiotacticpolymer)：主链上的C*的立体构型各不相同,即D型与L型相间连接，LDLDLDLDLDLDLD；立构规整性高分子（tacticpolymer):C*的立体构型有规则连接，简称等规高分子。（3）无规立构高分子（atacticpolymer)：主链上的C*的立体构型紊乱无规则连接。3、顺反式结构(几何异构)主链中含有不饱和键时，可以出现顺式和反式结构。顺式1，4-聚丁二烯（橡胶）反式1，4

3、-聚丁二烯（塑料）4、支链（branchedchain）——支化高分子（接枝高聚物）长支链、短支链、树枝支链LDPE（低密度聚乙烯）比HDPE（高密度聚乙烯）的大分子链含有较多的支链。5、交联（crosslinking）高分子链之间通过化学键键接成一个三维网状体型分子称为交联结构。第二节高分子的二级结构(远程结构)高分子主链中常有单键，如（C-C单键），单键的旋转使高分子链的构象发生变化，当完全伸展时为锯齿状，也可以是无规缠结的柔软线团、折叠链或螺旋状等。这种单个分子链的构象结构称为二次结构。蛋白质大分子空间结构示意图二级结构高分子的链结构与高分子链的柔顺性1、高

4、分子的链结构高分子的二级结构：（1）高分子的大小（即分子量）（2）高分子链的形态（构象）高分子链中的键离第一个键越远，其空间位置的任意性越大，两者空间位置的相互关系越小，可以想象从第i+1个键起，其空间位置的取向与第一个键完全无关，因此高分子链可看作是由多个包含i个键的段落自由连接组成，这种段落成为链段。i+1高分子链的运动是以链段为单元的，是蠕动、高分子链在分子内旋转作用下可采取各种可能的形态，如伸直链、无规线团、折叠链、螺旋链等。高分子的构象是由分子内热运动引起的物理现象，是不断改变的，具有统计性质。因此讲高分子链取某种构象是指的是它取这种构象的几率最大。2、高

5、分子的柔顺性高分子链能够通过内旋转作用改变其构象的性能称为高分子链的柔顺性。高分子链能形成的构象数越多，柔顺性越大。由于分子内旋转是导致分子链柔顺性的根本原因，而高分子链的内旋转又主要受其分子结构的制约，因而分子链的柔顺性与其分子结构密切相关。分子结构对柔顺性的影响主要表现在以下几方面：（1）主链结构当主链中含C-O，C-N，Si-O键时，柔顺性好。因为O、N原子周围的原子比C原子少，内旋转的位阻小；而Si-O-Si的键角也大于C-C-C键，因而其内旋转位阻更小，即使在低温下也具有良好的柔顺性。如：当主链中含非共轭双键时，虽然双键本身不会内旋转，但却使相邻单键的非键

6、合原子（带*原子）间距增大使内旋转较容易，柔顺性好。如：当主链中由共轭双键组成时，由于共轭双键因p电子云重叠不能内旋转，因而柔顺性差，是刚性链。如聚乙炔、聚苯：（2）侧基：侧基的极性越大，极性基团数目越多，相互作用越强，单键内旋转越困难，分子链柔顺性越差。如：非极性侧基的体积越大，内旋转位阻越大，柔顺性越差；如：对称性侧基，可使分子链间的距离增大，相互作用减弱，柔顺性大。侧基对称性越高，分子链柔顺性越好。如：（3）氢键如果高分子链的分子内或分子间可以形成氢键，氢键的影响比极性更显著，可大大增加分子链的刚性。（4）链的长短如果分子链较短，内旋转产生的构象数小，刚性大。

7、如果分子链较长，主链所含的单键数目多，因内旋转而产生的构象数目多，柔顺性好。但链长超过一定值后，分子链的构象服从统计规律，链长对柔顺性的影响不大。第三节高分子的聚集态结构高分子链之间堆聚在一起可以有许多形式，可以是完全无规的无定形结构，也可以是有规的结晶，甚至二重螺旋结构，更多的为半结晶结构。这种高分子的聚集态结构称为三次结构。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。三级结构四级结构超二级结构聚合物的聚集态结构主要包括晶态结构、非晶态结构、液晶态结构和取向态结构。一、聚合物的晶态结构1、结晶形态根据结晶条件不同，又可形