第二章高分子结构ppt课件.ppt

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1、第二章高分子结构学习目的：了解高分子的基本结构、结构与性能的关系，掌握高分子的力学状态特征。学习重点：高分子结构形式；高分子聚集态结构特点；在不同温度和压力下，高分子的转变和松弛。2.1高分子的分子结构高分子材料的性能是自身结构和分子运动的反映。1）与低分子相比较相似性：结构单元的化学组成与原料低分子相同或相似，使得高聚物与低分子有相近的结构特征和化学性质；不同性：大的分子质量使高聚物又具有低分子所没有的许多特殊的结构特点。2.1高分子的分子结构2）高分子结构：化学结构和聚集态结构化学结构：指大分子的结构，如大分子的元素组成、分子中原子或原子团的空

2、间排列方式。聚集态结构：高分子链的排列、堆砌状态。2.1.1高分子链的组成高分子链的组成：指构成分子链的化学成分、结构单元的排列顺序、分子链的几何形状、高聚物分子质量及其分布高分子材料是C-C主链或由C-O、N或P等元素形成的主链高聚物，即均链或杂链高聚物。与低分子有机物比较相同点：组成的元素相同、都是以共价键相连的碳原子组成的线性链状分子；不同点：1）CH2数目2）链构象聚合度定义：高分子化合物中结构单元的数目。若高分子是由一种单体聚合而成的如，PVC：重复结构单元和结构单元：聚合度：。聚合度若高分子是由两种或两种以上单体缩聚而成的。如，尼龙：重

3、复结构单元：结构单元：聚合度：。2.1.2高分子链的构型构型：指分子中有化学键所固定的原子在空间的排列。这种排列是稳定的，要改变构型，必须经过化学键的断裂和重组。类型：构型不同的异构体有：1．旋光异构2．几何异构3．键接异构1．旋光异构单烯类：碳原子的四个价键形成正四面体结构，键角109.5o。当四个取代基或原子不一样即不对称时就会产生旋光异构体。全同（等规）立构：间同（间规）立构：无规立构：单烯类高分子的旋光异构体2．几何异构双烯类：高分子主链上存在双键，由于取代基不能绕双键旋转，因内双键上的基团在双键两侧排列的方式不同而分为顺式构型和反式构型。

4、3．键接异构键接异构：是结构单元在高分子链中的连接方式，它也是影响性能的主要因素之一。例，PS头-尾键接、头-头（或尾-尾）键接：2.1.3共聚物的序列结构均聚物：高分子如果只由一种单体聚合反应而成；共聚物：如果两种以上单体合成。有无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物和接枝共聚物四类。共聚物的性质：一般是均聚物的综合，如ABS树脂2.1.4高分子构象定义：由于单键内旋转而产生的分子中原子在空间位置上的变化叫构象。构象的表示：由纽曼投影表示：2.1.5分子构造分子构造：高分子链的几何形状。一般高分子链为线形，也有支化或交联结构。几种典型的非线性构造的高

5、分子链（a）短链和长链支化高分子；（b）具有接枝齐聚物侧链的梳形高分子；（c）星形高分子；（d）交联高分2.2高分子的聚集态结构聚集态：指高分子链之间的几何的排列、堆砌状态。聚集态结构为物质的物理状态，影响聚合物分子间的作用力，因而在很大程度上决定了高分子材料的物理性能。高聚物的三态：大分子受分子间作用力作用聚集成固体，按其分子链的排列有序和无序而形成结晶态和非结晶态。还存在晶体和液体的过渡状态液晶态。2.2.1结晶结构低分子结晶结构特点：通常是很完善的，结晶中分子有序排列。高分子结晶结构特点：通常是不完善的，有晶区也有非晶区。一根高分子链同时穿过

6、晶区和非晶区。即结晶高分子不能100%结晶，其中总是存在非晶部分。如PE、聚丙烯(PP)、聚酰胺（PA）、聚酯(PES)、聚甲醛（POM)等。如下图非结晶与结晶结构图结晶结构特性与度量晶区/非晶区的比例显著影响材料的性质。结晶含量：用结晶度来量度。结晶度与性能关系：结晶度↑力学强度↑结晶度：纤维>塑料>橡胶，强度：纤维>塑料>橡胶。结晶度的测定：比容法、量热法、X射线法和红外光谱法等。2.2.2非晶态结构定义：非晶态聚合物是指完全不结晶的聚合物。从分子角度来看，包括链结构的规整性差，以致不能形成可观的结晶，如无规立构聚合物（无规PE、无规PMMA等

7、)；链结构具有一定的规整性，可以结晶，但由于结晶速度缓慢，以致于熔体在通常的冷却速度下得不到可观的结晶，如聚碳酸酯（PC）等；链结构虽然具有规整性，但因分子链扭折不易结晶，常温下呈现高弹体结构，低温时才能形成可观的结晶，例如：顺式聚1，4-丁二烯等。2.2.3液晶态结构液晶态：一些物质的结晶结构受热熔融或被溶剂溶解后，表观上虽然失去了物质的刚性，变成了具有流动性的液体物质，但结构上仍然保持着一维或二维有序排列，从而在物理性质上呈现各向异性，形成一种兼有部分晶体和液体性质的过渡状态—即液晶态。处在这种状态的物质称液晶。液晶材料的性质：热膨胀系数小；微

8、波吸收系数小；耐热性好以及具有铁电性.应用：常用作光导纤维的被覆材料、微波炉具以及显示器、信息传递和热点检测等。聚合物聚集