第1章聚合物链的结构.ppt

第一章　高分子链的结构(6学时）;要求掌握： １.高分子链近程结构和远程结构的主要内容，并能举例说明各 　自对性能的影响； ２.构象、构型、柔顺性和链段等基本概念； ３.影响柔顺性的因素有哪些？并能判断不同分子链间柔顺性的 　 大小。; 引言：一、 高分子结构的特点 材料的物理性能是分子运动的反映，结构是了解分子运动的基础。 研究高分子结构的意义在于了解分子内和分子间相互作用的本质，即通过对于分子运动的理解建立结构与性能间的内在联系。; 掌握了结构与性能的关系，就有可能合成具有指定性能的聚合物，或改善现有聚合物的性能，使其更能满足实际需要，并为聚合物的分子设计和材料设计打下科学基础。; 高聚物的结构有如下几个特点： 1. 高分子是由很大数目(103~105数量级)的结构单元组成的。 每一结构单元相当于一个小分子，这些结构单元可以是一种（均聚物），也可以是几种（共聚物），它们以共价键相连接，形成线型分子、支化分子、网状分子等。 ; 2. 一般高分子的主链都有一定的内旋转自由度，可以使主链弯曲而具有柔性。 如果化学键不能作内旋转，或结构单元有强烈的相互作用，则形成刚性链。 ;3. 高分子结构的不均一性是一个显著特点。 4. 由于一个高分子链包含很多结构单元，因此结构单元间的相互作用对其聚集态结构和物理机械性能有着十分重要的影响。 5. 高分子的聚集态有晶态、非晶态和取向态。; 6. 要使高聚物加工成有用的材料，往往需要在其中加入填料、各种助剂、色料等，还有共混改性。这些添加物与高聚物之间以及不同的高聚物之间是如何堆砌成整块高分子材料的，又存在着所谓织态结构问题。织态结构也是决定高分子材料性能的重要因素。;二、 高分子结构层次;近程结构：直接影响Tm、ρ、溶解性、粘度、粘附性。;结构单元的化学组成 高分子结构单元键接方式 支化与交联 共聚物的序列结构 构型(Configuration); 根据结构单元或链节化学组成不同，可将高分子分为以下几种类型：;（2）不饱和碳链高分子 主链上除饱和饱和的σ键，还有不饱和的π键。 例如：PI、PB、CR、SB-copolymer。 （3）共轭碳链高分子 主链含大量共轭π键或芳环。 例如：聚乙炔、聚对苯等。 ;特点：不溶于水，可塑性（可加工性）好，但耐热性差、易 燃烧、老化。共轭碳链高分子材料性能与饱和及不饱和碳链 高分子材料差别较大。具有导电、发光等功能，多作为具有 特殊用途的工程材料或功能材料使用。;2.杂链状高分子（ heterochain polymers） 　　　　　 -C-C-C-O（N，S，Si…）-C- 由缩聚或开环反应得到： e.g: PA、PET、PPO、PSU、POM、氯醚橡胶等。 特点：具有极性，易水解、醇解，耐热性比较好，强度高。 可用作工程塑料、纤维材料和特种橡胶材料。;3. 元素有机高分子 主链中不含碳，含有Si、P、Ti、Al等元素， 特点：具有无机物的热稳定性，有机物的弹性和塑性。但强度较低。;4.无机高分子（inorganic polymers） 主链和侧基都不含碳原子的高分子称无机高分子。;5. 侧基和端基 ; 端基对polymer的力学性能没有影响，但对热稳定性影响最大，要提高耐热性，一般要对高分子链进行封端。;在聚碳酸酯生产中加入的苯酚一方面调整了聚合物的分子量，另一方面使活泼端羟基和酰氯基变为相对稳定的酯基，使聚合物的热稳定性大大提高。 聚甲醛的羟端基可以用乙酸酐进行酯化反应封端提高聚甲醛的耐热性。;四氟乙烯和六氟丙烯共聚物（F-46);重要结论：高分子链的化学组成不同，材料的物理、化学性能不相同。;1.2 高分子链的构型;1.2.1 旋光异构;全同立构：;间同立构：;无规立构：;注意：高分子链虽然含有许多不对称碳原子，但由于内消旋或外消旋作用，即使空间规整性很好的高聚物，通常没有旋光性。;思考题： 两样性能截然不同的聚合物，一是硬塑料，一是弹性体，但两者均为聚丙烯（即化学组成相同），为什么两者化学组成相同性能却有如此大的差异？;1.2.2几何异构;Poly(1,4-butadiene）; 顺丁橡胶低温性能好 (Tg= -110 ℃）弹性大，滞后生热低、压缩变形小、耐磨性能优良、老化性能好；但 拉伸应力、硬度、拉伸强度、撕裂强度较差。;1.2.3键接异构;聚乙烯醇(醇解度95%以上) PVA + HCHO 维尼纶纤维 ;聚乙烯醇分子链处于头-头键接部分的羟基不易于缩醛化。;受紫外线照射易断裂(PVC老化的原因);(2) 双烯