高分子物理简介资料.ppt

徐伟 复旦大学材料科学基础课程 * 聚苯乙烯，性脆，与丙烯腈共聚; 聚氯乙烯塑性差，与醋酸乙烯酯共聚; 顺丁烯二酸酐难以均聚， 但是易与苯乙烯共聚, 得交替共聚物。 共聚是改进聚合物性能和用途的重要途径 看起来困难, 其实比较容易 但是, 对其他许多单体就很难实现 ! 徐伟 复旦大学材料科学基础课程 * 1, 聚合法 聚合物主链形成后，再在新的活性点上使第二单体聚合形成支链的方法。 2, 偶联法 将预先制好的支链偶联到高分子主链上去 接枝共聚方法 徐伟 复旦大学材料科学基础课程 * 6，聚合物的立体异构 （高分子链的构型） 1929年，Staudinger提出大分子概念的同时就指出烯类聚合物存在立体异构问题。之后，不少人在这方面进行研究，但不够深入。 1954年，Natta将Ziegler催化剂TiCl4/AlEt3做了改进，成功地将α-烯烃聚合成高度立体规整的结晶聚合物，并用溶剂萃取法将结晶和非结晶聚合物进行分离，研究了它们的结构，阐明了性能差异的原因。 这是二十世纪六十年代高分子科学取得的最重大进展之一。 徐伟 复旦大学材料科学基础课程 * 烯类聚合物立体构型的识别 把主链上的碳原子排列在平面上，成锯齿状， 再分析聚合物链上侧基的排列方式： 锯齿状链 R全部朝外 （全同） R全部朝内 （全同） 徐伟 复旦大学材料科学基础课程 * 烯类聚合物的三种立体构型： （全同立构） 等规立构 （间同立构） 间规立构 （无规立构） 徐伟 复旦大学材料科学基础课程 * 7，高分子的大小 对高分子大小的量度,最常用的是分子量; 聚合度也是用于衡量的参数; 平均分子量只能粗略地评估分子大小, 必须用分子量分布. 平均分子量 徐伟 复旦大学材料科学基础课程 * 分子量对高聚物的力学和加工性能有重要影响 (1) 高聚物的分子量愈大，则机械强度愈大。 (2) 聚合物分子量或聚合度到达某一数值，才显示出适用的机械强度，这一数值称为临界聚合度。 临界聚合度: 强极性高聚物(约为40); 非极性高聚物(约为80); 弱极性的介于二者之间. 徐伟 复旦大学材料科学基础课程 * 在临界聚合度以上, 起初, 机械强度随聚合度增加很快增加; 聚合度大于200-250后, 机械强度增加趣缓; 聚合度达到600-700时, 机械强度接近某种极限. 分子量和分子量分布 是影响材料性能的因素之一. 要点: (1) 存在临界聚合度; (2) 极性聚合物比非极性聚合物的要小; why ? (3) 临界以上, 机械强度先激增, 然后增加趋缓, 最后接近极限. 徐伟 复旦大学材料科学基础课程 * 8, 高分子链的内旋转 高分子的主链很长, 但通常并不是伸直的, 可以蜷曲起来, 分子采取各种形态. Why ? 内旋转: 徐伟 复旦大学材料科学基础课程 * 内旋转: 徐伟 复旦大学材料科学基础课程 * 内旋转源于主链可旋转的σ键; 内旋转不是完全自由的 聚丙烯和聚苯乙烯有明显差别 聚苯乙烯: 侧基空间位阻 π-π堆叠作用 弱氢键 徐伟 复旦大学材料科学基础课程 * 丁烷构象转换与势能关系图 徐伟 复旦大学材料科学基础课程 * 9, 高分子链的柔顺性 高分子能改变其构象的性质称为柔顺性 这是区别于低分子量物质的主要因素之一 静态柔顺性 动态柔顺性 徐伟 复旦大学材料科学基础课程 * 柔顺性与分子构象变化有关 丁烷构象转换与势能关系图 类似丁烷 的势能图 徐伟 复旦大学材料科学基础课程 * (1) 静态柔顺性 Δε 很小(Δε/KT 1), 反式和旁式差不多, 无规排列(较柔顺); Δε 稍为增大,反式构象占有,链局部刚性,整体还是柔顺的; Δε 很大(Δε/KT 1), 刚性链段增大, 达到整个分子链长度, 相当于刚性的棒状分子,没有柔性可言. 反式和旁式之间的跃迁位垒不等 二种位垒的能差: Δε = ΔE2 –