大分子的链结构-中国地质大学北京.PPT

高分子科学发展历程 高分子材料科学发展简史 高分子材料科学发展现状 高分子材料科学发展趋势 1970年，发明了耐温聚合物—Ekonol，为后续的液晶聚合物的研究奠定了基础。Ekonol主要用在电子行业及航天器等领域。 1971年，耐高温、高强度的Kevlar研制成功，耐温高达300oC，可织成防弹衣、消防服、赛车服等。北京科技馆有实验样品。 1976年，聚合物/塑料体积产量超过钢。从而使得高分子材料与历史悠久的金属材料、陶瓷材料构成现代材料领域的三大类。 Paul J. Flory (1910-1985) 2000年度诺贝尔化学奖 研究领域：导电聚合物 生物医学中的人工组织支架、缓释药物胶囊 光电信息高分子材料 自组装、芯片封装材料等 燃料电池与鋰离子电池、导电高分子材料 环境协调与友好性高分子材料：生物可降解高分子材料、绿色建筑涂料、健康环保装饰材料 现代高分子膜分离技术等等 各学科间的大分子科学与工程（MMSE）处于材料学、工程学、化学、物理学和生物学的交叉部分。它们的健康发展对世界经济和人民生活都有很大的促进作用。 可吸收医用胶水-可吸收缝合线 生物医用高分子材料 高分子材料科学发展现状 交联聚合物又称网状聚合物，是借助于多官能团单体的反应或某种助剂（如硫）将聚合物交联起来而得到的。 典型的例子是橡胶的硫化(sulfuration) 大分子的几何形状与聚合物的物理性质密切相关 线型和支链型聚合物：可溶可熔 交联聚合物：分子链间存在化学键的交联，不溶不熔 ③ 体型大分子 ——许多线型或支链型大分子由化学键连接而成的交联(crosslinking)结构 星型(star) 梳型 (comb) 梯型(ladder) 半梯型(semi-ladder) Polyrotaxane 聚索烃 (Polycatenane) 高度支化聚合物(hyperbranched polymer) 树枝状高分子(Dendrimer) ①重复单元结构：决定聚合物性能最主要因素 ②序列结构(sequential structure)：链结构单元的连接顺序 单体结构和反应条件影响结构单元的连接顺序，可分为： 头尾连接(head-to tail) 头头连接(head to head) 尾尾连接(tail to tail) 2) 微观结构 结构单元的元素组成、排列、重复单元的连接方式、空间排列等 聚氯乙烯分子中的头－头结构多达16％ ③高分子链的构型(configuration)——立体异构(stereoisomerism) 原子或取代基在空间排列方式不同引起，可分为： 对映体异构(antimer isomerism) 几何异构(rotamerism) i) 对映体异构 ——不对称(asymmetric)碳原子上的基团空间排列引起 全同结构(isotactic structure) 间同结构(syndiotactic sturcture) 无规结构(random structure) Isotactic: All of the R groups line up on the same side. Syndiotactic: The R groups alternate from side to side. Atactic: The side to side positioning is random 异戊二烯烃(isoprene) 1,4加成后，主链上有双键，与双键连接的碳原子不能绕主链旋转。 顺式(cis form)异构体 反式(trans form) 异构体 ii) 几何异构（Stereoisomerism） ——主链上有不饱和键所引起的异构现象 ④构象(conformation)（二次结构） 产生原因：C-C单键的内旋转(internal rotation)引起碳原子在空间位置 上的变化。 ——高分子链在空间存在的各种形状 伸展链spreading chain 无规线团random coil 折叠链folded chain 螺旋链spiral chain 2、高分子的聚集态结构 高分子的聚集态结构，是指高聚物材料整体的内部结构。 即高分子链与链之间的排列和堆砌结构。 1) 非晶态结构 2) 晶态结构 3) 液晶态结构 4) 取向态结构 高聚物可以是完全的非晶态 非晶态高聚物的分子链处于无规线团状态 非晶态高分子没有熔点，在比容-温度曲线上有一转折点，此点对应的温度称为玻璃化转变温度，用Tg表示 1) 非晶态结构 粘流温度，Tf 玻璃态 高弹态 粘流态 Tg 是非晶态高聚物的主要热转变温度 玻璃化转变温度，Tg 非晶态高聚物的温度比容曲线