材料科学基础(上海交大)第1章原子结构与键合4.ppt

2. 高分子链结构单元的键合方式 1） 均聚物结构单元键接方式 单烯类单体中除乙烯分子是完全对称的，其结构单元在分子链中的键接方法只有一种外，其它单体因有不对称取代，故有三种不同的键接方式（以氯乙烯为例）： 头—头 尾—尾 头—尾 双烯类高聚物中，则更复杂，除有上述三种，还依双键开启位置而不同 。 2） 双组分共聚物单体链节的连接方式（图1.9） 无规连接（无规共聚物） 　交替连接（交替共聚物） 　嵌段连接（交替共聚物） 　分叉连接（接枝共聚物） 图1.9 3）共聚物的结构??? 由两种或两种以上单体单元所组成的高分子称为共聚物。???? 不同的共聚物结构，对材料性能的影响也各不相同。 4）高分子链的构型????链的构型是指分子中由化学键所固定的几何排列，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。???? 构型不同的异构体有旋光异构和几何异构两种。 3. 旋光异构体 由烯烴单体合成的高聚物 在其结构单元中有一不对称C原子，故存在两种旋光异构单元 ，有三种排列方式： n 4. 几何异构 双烯类单体定向聚合时，可得到有规立构聚合物。但由于含有双键，且双键不能旋转，从而每一双就可能有两种异构体之分： 称为几何异构 顺式二甲基丁二烯 反式二甲基丁二烯 1.3.2 高分子链的远程结构 1. 高分子的大小 高分子的相对分子质量不是均一的，它实际上是由结构相同、组成相同但相对分子质量大小不同的同系高分子的混合物聚集而成。低聚物转向高分子时，强度有规律地增大。但增长到一定的相对分子质量后，这种依赖性又变得不明显了，强度逐渐趋于一极限值。 2. 高分子的内旋转构象??? 单键是由δ电子组成，线型高分子链中含有成千上万个δ键。由于分子上非键合原子之间的相互作用，内旋转一般是受阻的，即旋转时需要消耗一定的能量。高分子链的内旋转也像低分子一样，因受链上的原子或基团的影响不是完全自由的。它既表现出一定的柔性，又表现出一定的刚性。 3. 影响高分子链柔性的主要因素 ? 高分子链能够改变其构象的性质称为柔性。 主链结构的影响： 主链结构对高分子链的刚柔性的影响起决定性的作用。 取代基的影响： 取代基团的极性、取代基沿分子链排布的距离、取代基在主链上的对称性和取代基的体积等对高分子链的柔性均有影响。 交联的影响 ：当高分子之间以化学键交联起来时，交联点附近的单键内旋转便受到很大的阻碍。 本章小结 原子结构中的电子结构。 电子在核外空间作高速旋转运动，就好像带负电荷的云雾笼罩在原子核周围，故形象地称它为电子云。 根据量子力学理论，电子的状态是用波函数来描述的，原子中的一个电子的空间位置和能量可用四个量子数表示： ???(1) 主量子数n：决定原子中电子能量以及与核的平均距离，即表示电子所处的量子壳层；????(2) 轨道角动量量子数li：给出电子在同一量子壳层内所处的能级（电子亚层）；????(3) 磁量子数mi：给出每个轨道角动量数的能级数或轨道数；????(4) 自旋角动量量子数si：反映电子不同的自旋方向； 至于在多电子的原子中，核外电子的排布规 律则遵循以下三个原则： (1) 能量最低原理：电子的排布总是先占据能量最低的内层，再由里向外进入能量较高的壳层，以尽可能使体系的能量最低；?(2) Pauli不相容原理：在一个原子中不可能有运动状态完全相同的两个电子，主量子数为n的壳层，最多容纳2n个电子； (3) Hund规则：在同一亚层中的各个能级中，电子的排布尽可能分占不同的能级，而且自旋的方向相同。当电子排布为全充满、半充满或全空时，是比较稳定的，整个原子的能量最低； 可根据元素在周期表中的位置，推断它的原子结构和一定的性质。 原子的电子结构决定了原子键合的本身，原子间的结合键可分为化学键和物理键两大类。化学键即主价键，它包括金属键、离子键和共价键三种： (1) 金属键：绝大多数金属均为金属键方式结合，它的基本特点是电子的共有化； (2) 离子键：大多数盐类、碱类和金属氧化物主要以离子键方式结合，这种键的基本特点是以离子而不是以原子为结合单位； ?(3) 共价键：在亚金属（C、Si、Sn、Ge等）、聚合物和无机非金属材料中共价键占有重要地位，它的主要特点共用电子对。 (4) 物理键为次价键，亦称范德华力，在高分子材料中占着重要作用。它是借助瞬时的、微弱的电偶极矩的感应作用将原子或分子结合在一起的键合。它包括