第八章 高分子的链结构 (上课考研用).ppt

高分子物理 高分子物理的内容主要是三部分组成： 高分子的结构，包括单分子结构和聚集态结构 高分子的性能，主要是粘弹性 分子运动的统计学 高分子物理 高分子科学发展的动向： 与生命科学紧密联系 功能化 高聚物的特点(与小分子物质相比) 高分子是由很大数目(103～105 数量级)的结构单元组成， 每一个结构单元相当于一个小分子； 一般高分子的主链都有一定的内旋转自由能， 可以使主链弯曲而具有柔性； 高分子结构具有不均一性； 各结构单元间的相互作用对其聚集态结构和物理性能 有很重要的影响； 高分子聚集态有晶态、非晶态之分，且晶态存在缺陷； 织态结构是决定高分子材料性能的重要因素。 高分子物理 物质的结构： 指在平衡态分子中原子之间或 平衡态分子间在空间的几何排列。 高分子物理 链结构是指单个分子的结构和形态， 又分为：近程结构和远程结构。 近程结构包括构造和构型，属于化学结构，又称一级结构； 高分子物理 链结构是指单个分子的结构和形态，又分为： 近程结构包括构造和构型，属于化学结构，又称一级结构； 远程结构包括分子的大小与形态，链的柔顺性及分子在各种环境中所采取的构象。远程结构又称二级结构。 高分子物理 高分子的结构层次 高分子链的化学组成 高分子链的化学组成 梯形和双螺旋型高分子 分子的主链不是一条单链，而是像“梯子”和“双股螺线”那样的高分子链。 高分子链的化学组成 高分子链的化学组成 高分子链的化学组成 高分子链的化学组成 高分子链的化学组成 高分子链的化学组成 高分子链的化学组成 高分子链的化学组成 遥爪高分子(Telechelic Polymers)：含有反应性末端基团、能进一步聚合的高分子。 星型(树枝形)高分子、片型、带型等特殊结构高分子 端基对聚合物性质(分子量、热稳定性)的影响。 结构单元的键接方式 二、键接结构 (1) 单烯类单体形成聚合物的键接方式 对于不对称的单烯类单体，例如 CH2=CHR，在聚合时就有可能有头-尾键接和头-头(或尾-尾)键接两种方式。 顺序异构体：由结构单元间的连接方式不同所产生的异构体称为顺序异构体。 结构单元的键接方式 结构单元的键接方式 结构单元的键接方式 结构单元的键接方式 结构单元的键接方式 结构单元的键接方式 结构单元的键接方式 二、键接结构 (2) 双烯类单体形成聚合物的键接方式： 双烯类聚合物的键接结构更为复杂， 如异戊二烯在聚合过程中可分别得到如下产物： 结构单元的键接方式 ① 对于1,2和3,4加成，与前述相同存在头-尾、 头-头、无规键接等方式。 ② 1,4加成也有头-尾等键接方式问题，例如： 结构单元的键接方式 结构单元的键接方式 结构单元的键接方式 ③顺序异构（连接方式）对聚合物性能的影响： ⊕用作纤维的聚合物，要求分子链中单体单元排列规整，以提高结晶性能和强度，便于抽丝、牵伸。 交联和支化 高分子链上带有长短不一的支链称为支链高分子。 高分子链通过化学键相互连接而形成的三维空间网状大分子称为交联高分子。 交联和支化 交联和支化 交联和支化 交联和支化 支化与交联对聚合物性能的影响： 链的支化破坏了分子的规整性，使其密度、结晶度、 熔点、硬度等都比线型高聚物低； 长支链的存在则对聚合物的物理机械性能影响不大， 但对其溶液的性质和熔体的流动性影响较大。 例如：其流动性要比同类线型高分子熔体的流动性差。 支化高分子能溶解在某些溶剂中，而交联高分子除交联度不太大时能在溶剂中发生一定的溶胀外，在任何溶剂中都不能溶解，受热时也不熔融。 支化与交联影响性能实例 交联和支化 交联和支化 交联度小的橡胶（含硫5%以下） 弹性较好， 交联度大的橡胶（含硫20～30%）弹性就差， 交联度再增加，机械强度和硬度都将增加，最后失去弹性而变脆。 共聚物的结构 共聚物的结构 共聚物的结构 共聚物的结构 共聚物的结构 共聚物的结构 共聚物的结构 共聚物的结构 共聚物的结构 共聚物的结构 典型的共聚物——SBS树脂 SBS树脂是用阴离子聚合法制得的苯乙烯和丁二烯的嵌段共聚物。 其分子链的中段是聚丁二烯(顺式)，两端是聚苯乙烯。 SBS具有两相结构。 SBS是一种可用注塑的方法进行加工而不需要硫化的橡胶，又称为热塑性弹性体。 高分子链的构型 高分子链的构型 高分子链的构型 高分子链的构型 高分子链的构型 高分子链的构型 高分子空间构型与性能的关系 高分子链的构型 全同立构、间同立构的高聚物有时通称“等规高聚物”。 等规度指高聚物中含有全同、间同立构的总的百分数。 高分子链的构型 高分子链的构型 第三节 高分子链的远程结构 第三