同济大学功能高分子材料ppt课件.ppt

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1、第一章高分子链的结构结构的研究内容是什么？首先我们要明确以下几个概念：化学组成单体单元键合近程结构单个高分子链的键接（交联与支化）单体单元主体构型（空间排列）高分子链结构高分子的大小（分子量）远程结构高分子的形态（构象）晶态（Crystalline）非晶态（Non—crystalline）高分子聚集态结构取向态（orientatim）液晶态（Liquidcrystals）织态（texture）第一节高分子的近程结构1-1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

2、定高分子通常是通过加聚或缩聚反应得到加聚缩聚由以上知：由于高分子是链状结构，所以把简单重复（结构）单元称为“链节”（chains）简单重复（结构）单元的个数称为聚合度DP(DegreeofPolymerization)1-1-1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。1-1-2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

3、缺点：易水解这类聚合物主要用作工程塑料1-1-3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。1-1-4梯形聚合物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。1-2键接结构1-2-1单烯类(CH2=CHR)（P6

4、）头-头尾-尾头-尾无规键接1-2-2双烯类单体以最简单的双烯单体丁二烯为例来考虑键接方式：异戊二烯单体聚合的键接方式：1-3高分子链的构型1-3-1立体化学在高分子中的表现构型——分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。要改变构型必须经过化学键的断裂和重组。立体异构的分类几何异构——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）。例如因为双键上一个C原子上连接二个相同的H，翻个身是同样的化合物。根据定义只有内双键才有顺反异构。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

5、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：有不对称碳原子，所以有旋光异构三种键接方式（P12）全是由一种旋光异构单元键接而成（全同立构）——取代基全在平面的一侧由两种旋光异构单元间接键合而成（间同立构）——取代基间接分布在平面两侧由两种旋光异构单元无规则键合而成(无规立构)——取代基无规则分布在平面两侧1-3-2举例说明1.—单烯2．双烯类：丁二烯3.异戊二烯分子的立体构型不同，导致材料性能差异PS：等规PS：规整度高，能结晶，℃，

6、不易溶解无规PS：软化点80℃，溶于苯PP：等规PP：℃，坚韧可纺丝，也可作工程塑料无规PP：性软，无实际用途立体构型表征等规度（tacticity）——全同立构与间同立构之和所占百分比立体构型的测定方法（几个纳米）X射线、核磁共振（NMR）、红外光谱（IR）等方法1-4高分子链的支化与交联大分子链的形式有:线型（linear）支化（branching）网状（network）1-４-１线型大分子链一般高分子是线型的。它是由含二官能团的反应物反应的，如前所述的聚氯乙烯和聚酯，分子长链可以卷曲成团，也可以伸展成直线，这取决于分子本身的柔顺性及

7、外部条件。线型高分子间无化学键结合，所以在受热或受力情况下分子间可以互相移动（流动），因此线型高分子可在适当溶剂中溶解，加热时可熔融，易于加工成型。1-４-２支链形高分子由于加聚过程中有自由基的链转移发生，常易产生支化高分子。支化分子对高分子材料的使用性能有一定的影响下面以PE为例以PE为例LDPE(LowDensityPE)（自由基聚合）这种聚合方式易发生链转移，则支链多，密度小，较柔软。用于制食品袋、奶瓶等等HDPE（配位聚合，Zigler催化剂）这种聚合方法不同与前，获得的是几乎无支链的线型PE，所以密度大，硬，规整性好，结晶度高，

8、强度、刚性、熔点均高。可用作工程塑料部件，绳缆等等支化度越高，支链结构越复杂则对性能的影响越大，例如无轨支化往往降低高聚物薄膜的拉伸度，以无规支化高分子制成的橡胶其抗拉强度及伸长率均比线型分子