高分子物理---第二章 高分子长链结构ppt课件.ppt

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1、第二章高分子长链结构PolymerPhysics本章节主要内容2.1结构单元与化学组成[CH2—CH2]nn:聚合度，乙烯为单体1）碳链高分子：主链为碳元素2）元素高分子：主链含有硅、磷、铝、钛等元素水泥、硅酸盐等石墨烯2.2.1旋光异构2.2高分子构型由化学键固定的原子在空间的几何排列--------改变排列方式必须有键的破坏与形成R3R1R2HR1R2R3HR2R1R3R2R1R3R3>R2>R1逆时针顺时针CH3H近端远端聚丙烯CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH31）全同CH3CH3C

2、H3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH32）间同3）无规-----------------问题：什么合成方式能产生全同、间同的聚合物？CH3CH=CHCl聚合双全同互为镜面：对映双全同-----甲基-----氯双全同旋转180°可重叠：叠同双全同其他：对映全间同；叠同双间同等等问题：高规整度立构聚合物有旋光性吗？CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3H近端远端具有旋光性H近端远端具有旋光性消旋只有碳原子的四个取代基完全不同的高分子具有旋光性HHHHHHHH2.2.2几何异构顺式反式2.2

3、.3链接异构CH3CH=CH2聚合头尾头头尾尾头尾头尾尾2.3高分子构造----------高分子形状2.3.1一维、二维、三维高分子线性环状套环二维高分子CCCNCCCNCC碳纤维石墨烯三维高分子DNA碳纳米管2.3.2支化、交联高分子支化梳形星形交联超支化（树枝形）高分子2.3.3共聚物的序列结构嵌段共聚物接枝共聚物交替共聚物统计共聚物（无规）共聚物的性能：综合两种聚合物的优点SBS聚苯乙烯Polystyrene聚丁二烯Polybutadiene晶区（物理交联）FF2.3高分子构象----------由于C—C

4、单键的旋转导致原子或基团的排布xyzC1C2C3C4C5123456ii+1i+2i+3C1原子位置对C2的位置有强烈约束作用，对C3的位置约束作用比C2弱，以此类推：经过i个C后，对Ci+1的位置完全失去约束作用。把C1到Ci作为一个整体来考虑，是一个独立运动单元-------链段链段之间仅有距离约束，没有角度约束HHHHHH投影HHHHHHHHHHHHCH3CH3CH3CH3CH3CH3Choose1CH3Choose2CH3Choose3乙烷：1种构象丙烷：1种构象正丁烷：3种构象：2个旁式，1个反式正戊烷：

5、9种构象n碳长链构象数：3（n-3）1）由于旋转需克服能垒实际构象数小于理论值，依然是一个很大的数2）远程作用力1）高分子链有无数个构象数，高分子无时无刻不在改变构象，表现出运动。高分子改变构象的能力（柔顺性）CCH电子云OCH电子云σ-1）主链含有O、S、N的单键高分子链比C-C为主链的柔顺性好双键：不能旋转，芳香环不能旋转HHHH孤立双键共轭双键聚乙炔取代基：1）极性取代基σ-σ+σ-σ-σ+σ+σ-σ+σ-σ-σ+σ+静电力PVC（聚氯乙烯）σ-σ+σ-σ+σ-σ-相互抵消聚偏二氯乙烯氯原子2）非极性取代基：

6、与取代基体积有关。一方面：体积大，旋转受阻。另一方面：体积大，链键距离大，分子间作用力小。分子间作用力：范德华力，氢键作用力HCONHCONHCON氢键支化、交联、分子链长短高分子链的柔顺性与高分子材料的刚柔性不能等同高分子材料的刚柔性有时与高分子聚集形式（晶体、非晶）有关例如：聚乙烯外界因素：温度、外力、溶剂2.4高分子链的构象统计高分子链有无数个构象，高分子无时无刻不在改变构象，h质心末端距旋转半径均方末端距h2均方旋转半径s22.4.1均方末端距的几何求法1）自由链接：键长l固定，键角θ不定lnl1l2l3l

7、4hhf,j=l1+l2+l3+l4+…………..ln(hf,j)2l1+l2+l3+l4+…………..ln=()l1+l2+l3+l4+…………..ln()=l1l1l1l2l1l3+++………l1ln+l2l1+l2l2+…………………l2ln+lnl1+lnl2+…………………lnln+………………………………………………=nl2=l1l1l1l2l1l3+++………l1ln+l2l1+l2l2+…………………l2ln+lnl1+lnl2+…………………lnln+………………………………………………2.4.1

8、均方末端距的几何求法2）自由旋转：键长l固定，键角θ固定(hf,r）2l1l2=ll（—cosθ）=l2（—cosθ）=lili+1θl1l2l3l1l3=ll（—cosθ）2=l2（—cosθ）2=lili+2lili+x=l2（—cosθ）x=nl2（1-cosθ）(1+cosθ）=2nl2自由链接：均方末端距：nl2完全伸展：均方末端距：（nl）2自由