PPT《第四章 高聚物的结构》

第四章 高聚物的结构 学习目的 学习并掌握高分子的结构形式、构象、热运动形式.

§4 高聚物的结构 一般高聚物的结构层次 链节的化学组成链节连接方式 伸直链无规线团折叠链螺旋链无规线团圆球通心粉体缨状胶束折叠链高分子晶体螺旋绞链其他 一次结构(高分子的链结构) 二次结构(高分子链的形态) 三次结构(聚集态结构) §4 高聚物的结构 高聚物聚集态结构(根据分子排列情况不同分类)单晶折叠链片晶球晶其他无规线团链结链球取向态结构织态结构结构与性能 结构不同,性能不同.不同的合成方法与不同的成型加工方法,其产物结构不同. 晶态结构 非晶态结构 其他结构 材料性能 合成方法 成型加工方法 结构 §4-1 高分子的链结构与形态

一、高分子的链结构与形态 化学组成 碳链高分子:PE、PP、PVC、PVAC、PS、PMMA、PVDC、PVA、PAN等 杂链高分子:POM、PEOX、PPOX、PPO、PET、EP、PC、PA-

6、PA-

66、PSR等 元素有机高分子:聚硅氧烷、聚钛氧烷等 无机高分子:聚二氧化硅、聚二氟磷氮等 重复结构单元的连接方式 均聚物重复结构单元的连接方式 头-头(少量) 头-尾(居多) 尾-尾(少量) 双组分共聚物单体链节的连接方式 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) 高分子链的几何形状 §4-1 高分子的链结构与形态 线型 梳型 支链型 蓖型高分子链的几何形状 网型 星型 梯型 体型 高分子的立体异构旋光异构(左旋L-、右旋D-)几何异构(顺式、反式)

二、高分子链的构象与柔性 柔性 是指大分子链有改变分子链形态的能力.原于σ键的内旋转. 分子链的内旋转 以小分子二氯乙烷的内旋转为例. σ -氯原子 -碳原子 §4-1 高分子的链结构与形态 旋转图每逆时针旋转60o的构象分解 旋转过程中构象不断变化,位能(U)也不断变化.旋转的难易取决于旋转位能的的高低,位能越低越容易旋转.分子结构不同,位能不同,一般电负性大、取代基多或大,位能越大. 高分子链的内旋转本质与小分子一般,只是σ键多,内旋转复杂,构象多. 反式 旁式 重式 顺式 重式 旁式 反式 60o 60o 60o 60o 60o 60o 0o 60o 120o 180o 240o 300o 360o θ U 旋转过程中的位能变化 C C C C 高分子链的内旋转 §4-1 高分子的链结构与形态 高分子链中无数σ键内旋转的结果:宏观上使高分子链具有柔软性,容易卷曲而形成无规线团. 绝对柔性链(无取代基、位能差很小、 θ角任意、旋转自由;

运动单元 为链节) 高分子链 实际高分子链(受取代基大小、极性及非键合原子等影响,旋转有一定阻 力,呈一定的柔性和卷曲;

运动单元为链段) 绝对刚性链 (θ角一定、整个链为锯齿状、不能旋转,无柔性;

运动单 元为整个高分子链) 链段与柔性 链段的意义 由于分子内旋受阻而在高分子链中能够自由旋转的单元长度.是描述柔性的尺度. 链段与柔性的关系 同一高聚物,高温下,链段短(链段中的链节数量少),则柔性大;

低温下,链段长(链段中的链节数量少),则柔性差.(生活中塑料冬天硬夏天软之原因) 不同高聚物,同一温度下,链段越短,柔性越大;

反之,刚性越大. 实例:聚异丁烯(链段:20~25个链节)柔性>

聚氯乙烯(链段:75~125个链节) (自由主义者) (小集团主义者) (集体主义者) §4-1 高分子的链结构与形态 影响高分子链柔性的主要因素 链段长短取决于高分子链的结构和外界条件. 高分子链的结构 主链结构的影响(键长、链角、单键、双键、共轭、苯环) 单键结构对高分子链柔性的影响(键长、键角) 大大小大小小大小键长 键角 内阻 柔性 主链带有苯环对高分子链柔性的影响 由于环体本身不能旋转,所以柔性下降,刚性增加,如聚碳酸酯、聚砜、聚苯醚等.主链带有双键对高分子链柔性的影响 非共轭的独立双键 虽然双键本身不能旋转,但由于它使非键合原子间距离加大,减少旋转阻力,使内旋转更容易,所以柔性大.如聚1,3-丁二烯等柔性好于聚乙烯.CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2- O Si Si O O O C C O O O C C O O §4-1 高分子的链结构与形态 共轭双键 由于分子链整个形成共轭体系,造成旋转困难,故只有刚性而无柔性.如聚乙炔 ~CH=CH-CH=CH-CH=CH-CH=CH~聚苯~常见高分子主链的柔性规律 -O->