功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué)課件

1、功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),1,高 分 子 化 學(xué),功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),2,本節(jié)主要內(nèi)容：,高分子的基本概念 聚合物分類和命名 聚合反應(yīng) 分子量 線型、支鏈和體型大分子 大分子的微觀結(jié)構(gòu) 聚合物的物理狀態(tài)和主要性能,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),3,高分子化學(xué)：研究高分子化合物的合成和反應(yīng)間的關(guān)系 高分子物理：研究高分子的結(jié)構(gòu)與性能間的關(guān)系 高分子加工成型：研究高分子的性能與應(yīng)用間的關(guān)系,高分子科學(xué)的研究內(nèi)容,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),4,高分子化學(xué)的重要性,我們的衣食住行都離不開高分子 高分子化學(xué)是重要的基礎(chǔ)學(xué)科 高分子

2、化學(xué)的知識是我們認(rèn)識世界，改造世界的強有力武器,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),5,高分子材料的應(yīng)用,衣,食,行,住,用,科技,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),6,在科學(xué)的整體發(fā)展中：高分子科學(xué)處于多種學(xué)科的交匯點上，為其發(fā)展提供了良好的學(xué)科環(huán)境。,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),7,高分子具有許多優(yōu)良性能，高分子材料是當(dāng)今世界發(fā)展最迅速的產(chǎn)業(yè)之一，高分子材料的發(fā)展歷史不足百年，按體積計目前，其世界年產(chǎn)量已經(jīng)超過金屬類，成為最重要的材料品種之一。 塑料、橡膠、纖維、涂料、粘膠劑幾大類高分子材料己廣泛應(yīng)用到電子信息、生物醫(yī)藥、航天航空、汽車工業(yè)、包裝、建筑、紡

3、織等各個領(lǐng)域。 功能高分子材料：導(dǎo)電高分子、高吸水性高分子、高選擇吸附性高分子、醫(yī)用高分子高分子半導(dǎo)體、光導(dǎo)電高分子、壓電及熱電高分子、磁性高分子、光功能高分子、液晶高分子和信息高分子材料等近年發(fā)展迅速，具有特殊功能。,高分子材料的應(yīng)用,據(jù)統(tǒng)計，若人們對材料的需求是100%，其中高分子材料占60%。,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),8,下面讓我們進(jìn)入高分子世界去看看吧常規(guī)高分子,塑料,橡膠,纖維,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),9,常規(guī)高分子,粘膠劑,涂料,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),10,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),11,我們使用的以上

4、這些產(chǎn)品， 大都來自于這樣高塔林立的,石油化工企業(yè),功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),12,功能高分子,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),13,自然界里還有多種多樣的天然高分子,與數(shù)量龐大的天然高分子相比，,人工合成高分子只是冰山一角哦！,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),14,天然高分子,多糖類,多肽類,核酸,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),15,DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu) deoxyribonucleic acid,兩股DNA長鏈像轉(zhuǎn)圈的樓梯扶手 架，圍繞一個中心軸盤旋，走向相反， 外側(cè)為磷酸基團(tuán)，內(nèi)側(cè)為四種堿基，通 過堿基對(30億)的氫鍵形成雙螺旋

5、結(jié)構(gòu)。,H,O,C、N ： 在堿基中,C ：在磷酸酯鍵中,P,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),16,H | H2NCCOOH |,R,COOH | H-NHCH |,R,+,H COOH | | H2NCCONHCH | |,R,R,肽鍵,C，H，O，N，S,蛋白質(zhì)Protein,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),17,蛋白質(zhì)Protein,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),18,通過人工方法合成或重組天然高分子,了解生命的起源與生命活動的規(guī)律是人類的渴望 蛋白質(zhì)與核酸是生命和遺傳的基礎(chǔ) 蛋白質(zhì)與核酸結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變 蛋白質(zhì)與核酸的合成與重組一直是生物化學(xué)及高分子化

6、學(xué)領(lǐng)域最具有挑戰(zhàn)性的課題,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),19,結(jié)晶牛胰島素的晶體結(jié)構(gòu)含 51個氨基酸殘基的蛋白質(zhì),功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),20,核糖核酸酶A (ribonuclease A),124個氨基酸殘基,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),21,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),22,高分子也叫高分子化合物，是指分子量很高并由多個重復(fù)單元以共價鍵連接的一類化合物。,高分子化合物、大分子化合物、高分子、大分子、高聚物、聚合物 、聚合物分子 這些術(shù)語一般可以通用 Macromolecule, Polymer,常用的高分子的分子量一般高達(dá)幾

7、萬、幾十萬，甚至上百萬，范圍在104106,什么是高分子？,1.1 高 分 子 基 本 概 念,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),23,聚氯乙烯,1.1 高 分 子 基 本 概 念,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),24,注意：聚乙烯醇（PVA）,聚乙烯醇,1.1 高 分 子 基 本 概 念,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),25,高 分 子,小 分 子,聚 合 反 應(yīng),Polymerization,單 體,單體 能夠進(jìn)行聚合反應(yīng)，并構(gòu)成高分子基本結(jié)構(gòu)組成單元的小分子。,Monomer,什么是單體？,1.1 高 分 子 基 本 概 念,功能高分子材料 第一章 緒論

8、鏈接高分子化學(xué),26,結(jié) 構(gòu) 單 元,Constitutional units,單 體 單 元,monomer Units,聚丙烯,聚乙二醇,聚合物分子結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的以單體結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的原子團(tuán),如果結(jié)構(gòu)單元的元素組成和排列都與單體相同，僅電子 結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，可稱其為單體單元。,1.1 高 分 子 基 本 概 念,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),27,重復(fù)組成高分子的最小的結(jié)構(gòu)單元。,重 復(fù) 單 元,Repeating Units,單體單元，結(jié)構(gòu)單元與重復(fù)單元一致,1.1 高 分 子 基 本 概 念,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),28,重復(fù)單元與結(jié)構(gòu)單元不一致,重 復(fù) 單

9、元與結(jié)構(gòu)單元,1.1 高 分 子 基 本 概 念,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),29,Attention!,對于均聚物，即用一種單體聚合所得的高分子，其結(jié)構(gòu)單元與重復(fù)單元是相同的 對于共聚物，即用兩種或者兩者以上的單體共同聚合所得的高分子，其結(jié)構(gòu)單元與重復(fù)單元是不同的,1.1 高 分 子 基 本 概 念,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),30,重復(fù)單元數(shù)，也稱為鏈節(jié)數(shù), 用n 表示,結(jié)構(gòu)單元？單體單元？重復(fù)單元？鏈節(jié),結(jié)構(gòu)單元（Constitutional units）單體單元（Monomer unit） 重復(fù)單元(Repeating unit）鏈節(jié)(Chain ele

10、ment）,1.1 高 分 子 基 本 概 念,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),31,單體單元結(jié)構(gòu)單元重復(fù)單元鏈節(jié),單體單元 結(jié)構(gòu)單元重復(fù)單元鏈節(jié),Poly(6-hydroxy-2-naphthoic acid),Polypropylene,1.1 高 分 子 基 本 概 念,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),32,尼龍66,結(jié)構(gòu)單元,結(jié)構(gòu)單元,重復(fù)單元,單體單元 結(jié)構(gòu)單元 重復(fù)單元鏈節(jié),1.1 高 分 子 基 本 概 念,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),33,單體單元 結(jié)構(gòu)單元 重復(fù)單元鏈節(jié),結(jié)論,1.1 高 分 子 基 本 概 念,功能高分子材料 第一章

11、緒論鏈接高分子化學(xué),34,聚合度（Degree of polymerization） 是衡量高分子大小的一個指標(biāo)。 有兩種表示法： 以大分子鏈中的結(jié)構(gòu)單元數(shù)目表示，記作 以大分子鏈中的重復(fù)單元數(shù)目表示，記作,鏈節(jié)數(shù) n（chain element) 表示重復(fù)單元數(shù),1.1 高 分 子 基 本 概 念,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),35,、n及,易混淆的,1.1 高 分 子 基 本 概 念,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),36,仔細(xì)看看與前面有什么不同！,1.1 高 分 子 基 本 概 念,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),37,1.1 高 分 子 基 本 概

12、 念,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),38,含有反應(yīng)性末端基團(tuán)、能進(jìn)一步聚合的高分子。,遙爪高分子,Telechelic Polymers,高分子鏈的末端結(jié)構(gòu)單元。,末端基團(tuán),End Groups,聚乙烯：,滌綸：,CH3CH2-(CH2CH2)n-CH2CH3,1.1 高 分 子 基 本 概 念,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),39,由一種（真實的、隱含的或假設(shè)的）單體聚合而成的聚合物。如：,均 聚 物,Homopolymer,氯乙烯單體,由對苯二甲酸和乙二醇反應(yīng)生成的“隱含單體”：HOOC-Ph-COOCH2CH2OH,“假設(shè)單體”：乙烯醇,生成均聚物的聚合反應(yīng)稱均

13、聚反應(yīng) （Homopolymerization)。,1.1 高 分 子 基 本 概 念,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),40,由一種以上（真實的、隱含的或假設(shè)的）單體聚合而成的聚合物。生成共聚物的聚合反應(yīng)稱為共聚反應(yīng),共 聚 物,Copolymer,判別均聚物：聚合物分子有且只有一種重復(fù)單元，并且該重復(fù)單元只可以由一種（真實的、隱含的或假設(shè)的）單體衍生而來,1. 1 高 分 子 基 本 概 念,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),41,特例,1.1 高 分 子 基 本 概 念,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),42,來 源,天然高分子：自然界天然存在的高分子。,半

14、天然高分子：經(jīng)化學(xué)改性后的天然高分子。,主鏈元素（鏈原子）組成,碳鏈高分子：主鏈（鏈原子）完全由C原子組成。,雜鏈高分子：鏈原子除C外，還含O,N,S等雜原子。,元素有機(jī)高分子：鏈原子由Si,B,Al,O,N,S,P等雜原子組成。,合成高分子：由單體聚合人工合成的高分子。,1. 2 高 分 子 基 本 概 念,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),43,碳鏈高分子,雜鏈高分子,元素有機(jī)高分子,聚乙烯,聚丙烯,聚乙二醇,尼龍6,聚二甲基硅氧烷,1. 1 高 分 子 基 本 概 念,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),44,性 質(zhì) 和 用 途,塑 料,纖 維,橡 膠,涂 料,粘膠劑,

15、功能高分子,以聚合物為基礎(chǔ)，加入（或不加）各種助劑和填料，經(jīng)加工形成的塑性材料或剛性材料。,具有可逆形變的高彈性材料。,纖細(xì)而柔軟的絲狀物，長度至少為直徑的100倍。,1. 2 高 分 子 的 分 類,涂布于物體表面能成堅韌的薄膜、起裝飾和保護(hù)作用的聚合物材料,能通過粘合的方法將兩種以上的物體連接在一起的聚合物材料,具有特殊功能與用途但用量不大的精細(xì)高分子材料,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),45,I. 習(xí) 慣 命 名 法,天然高分子,一般有與其來源、化學(xué)性能與作用、主要用途相關(guān)的專用名稱。如纖維素（來源）、核酸（來源與化學(xué)性能）、酶（化學(xué)作用）。,合成高分子,（1）由一種單體合成

16、的高分子：“聚”+ 單體名稱 如聚氯乙烯、聚乙烯等,1. 3 高 分 子 的 命 名,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),46,（2）由兩種單體通過縮聚反應(yīng)合成的高分子 “聚”+ 兩單體生成的產(chǎn)物名稱，如 對苯二甲酸和乙二醇的縮聚產(chǎn)物叫“聚對苯二甲酸乙二酯” 己二酸和己二胺的縮聚產(chǎn)物叫“聚己二酸己二胺”,1. 3 高 分 子 的 命 名,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),47,（3）由兩種單體通過鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)合成的共聚物： 兩單體名稱或簡稱之間 加“-”加“共聚物”：如 乙烯和乙酸乙烯酯的共聚產(chǎn)物叫“乙烯-乙酸乙烯酯共聚物” （4） “聚”+高分子主鏈結(jié)構(gòu)中的特征功能團(tuán)： 指

17、的是一類的高分子，而非單種高分子，如： 聚酯：,聚酰胺：,1. 3 高 分 子 的 命 名,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),48,（5）根據(jù)商品名稱命名 用后綴“綸”命名合成纖維 聚丙烯腈 腈綸 聚氯乙烯 氯綸 聚丙烯 丙綸 聚對苯二甲酸乙二醇酯 滌綸 聚己內(nèi)酰胺 錦綸 聚乙烯醇縮甲醛 維尼綸 用后綴“橡膠”命名合成橡膠 丁二烯-苯乙烯共聚物 丁苯橡膠 丁二烯共聚物 順丁橡膠 用后綴“樹脂”命名合成塑料 酚醛樹脂 脲醛樹脂,1. 3 高 分 子 的 命 名,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),49,1. 3 高 分 子 的 命 名,（6）直接引用國外商品名稱的譯音 如聚酰胺

18、成為尼龍（nylon） 若由一種單體聚合而成，則在尼龍后加一表示碳原子個數(shù)的數(shù)字 例如由己內(nèi)酰胺聚合得到的尼龍-6 若由兩種單體聚合。則第一個數(shù)字表示二元胺的碳原子數(shù)，第二個數(shù)字表示二元酸的碳原子數(shù)。 例如尼龍-6,6 尼龍-6,10,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),50,早期，根據(jù)單體與其生成的聚合物之間在分子組成與結(jié)構(gòu)上的變化把聚合反應(yīng)分為加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)。 加聚反應(yīng)是指聚合產(chǎn)物的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的組成與單體相同的聚合反應(yīng)，其聚合產(chǎn)物稱加聚物； 縮聚反應(yīng)是指聚合產(chǎn)物的分子組成比單體分子少若干原子，即在聚合反應(yīng)過程中伴隨有水等小分子副產(chǎn)物生成，其聚合產(chǎn)物稱縮聚物。 開環(huán)聚合 異構(gòu)化

19、聚合 聚加成,1. 4 聚 合 反 應(yīng) 的 類 別,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),51,根據(jù)反應(yīng)機(jī)理和動力學(xué)性質(zhì)的不同，分為鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)(Chain-Growth polymerization)和逐步聚合反應(yīng)(Step-Growth Polymerization)。 連鎖聚合反應(yīng)是指在聚合反應(yīng)過程中，聚合物鏈?zhǔn)莾H由單體和聚合物鏈上的反應(yīng)活性中心之間的反應(yīng)生成，并且在新的聚合物鏈上再生反應(yīng)活性點。 逐步聚合反應(yīng)是指在反應(yīng)過程中，單體首先形成二聚體、逐步形成三聚體、四聚體、五聚體等等，最后形成了高分子量的大分子。分為逐步縮合反應(yīng)和逐步加成聚合反應(yīng)。,1. 4 聚 合 反 應(yīng) 的 類

20、別,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),52,逐步縮合反應(yīng)，反應(yīng)中有小分子物質(zhì)生成,1. 4 聚 合 反 應(yīng) 的 類 別,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),53,逐步加成聚合反應(yīng),1. 4 聚 合 反 應(yīng) 的 類 別,1,6-二異氰酸根合己烷,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),54,縮和聚合歷程,1. 4 聚 合 反 應(yīng) 的 類 別,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),55,連鎖聚合反應(yīng),烯烴、二烯烴、炔烴類含不飽和碳碳雙鍵或叁鍵的物質(zhì)發(fā)生連鎖聚合反應(yīng),1. 4 聚 合 反 應(yīng) 的 類 別,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),56,連鎖聚合歷程,整個

21、過程瞬間完成,鏈終止：,1. 4 聚 合 反 應(yīng) 的 類 別,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),57,連鎖聚合反應(yīng)的特征：,自由基聚合：活性中心為自由基 陽離子聚合：活性中心為陽離子 陰離子聚合：活性中心為陰離子 配位離子聚合：活性中心為配位離子,聚合過程由鏈引發(fā)、鏈增長和鏈終止幾步基元反應(yīng)組成，各步反應(yīng)速率和活化能差別很大 反應(yīng)體系中只存在單體、聚合物和微量引發(fā)劑 進(jìn)行連鎖聚合反應(yīng)的單體主要是烯類、二烯類化合物 根據(jù)活性中心不同，連鎖聚合反應(yīng)又分為：,1. 4 聚 合 反 應(yīng) 的 類 別,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),58,逐步聚合反應(yīng)的特征 反應(yīng)早期, 單體很快轉(zhuǎn)變

22、成二聚體、三聚體、四聚體等中間產(chǎn)物，以后反應(yīng)在這些低聚體之間進(jìn)行 聚合體系由單體和分子量遞增的中間產(chǎn)物所組成 大部分的縮聚反應(yīng)（反應(yīng)中有低分子副產(chǎn)物生成）都屬于逐步聚合 單體通常是含有官能團(tuán)的化合物,兩種聚合機(jī)理的區(qū)別：主要反映在平均每一個分子鏈增長所需要的時間上,1. 4 聚 合 反 應(yīng) 的 類 別,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),59,轉(zhuǎn)化率/%,分子量,轉(zhuǎn)化率/%,分子量,自由基連鎖聚合 逐步聚合,不同機(jī)理的聚合反應(yīng)中分子量與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系,1. 4 聚 合 反 應(yīng) 的 類 別,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),60,所有單體必須至少是雙功能化的（1）含兩個（或以上）

23、末端功能基的單體，如： 羥基酸：HO-Z-COOH 氨基酸：H2N-Z-COOH 二元 胺：H2N-Z-NH2 二元羧酸：HOOC-Z-COOH 二元醇：HO-Z-OH等,通過單體功能基之間的反應(yīng)進(jìn)行，為逐步聚合反應(yīng),1. 5 聚 合 反 應(yīng) 的 單 體,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),61,（2）含多重鍵的單體，如： C=C雙鍵：乙烯、丙烯、苯乙烯等 CC三鍵：乙炔及取代乙炔 C=O雙鍵：甲醛等,多通過單體中重鍵加成反應(yīng)進(jìn)行，為鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng),1. 5 聚 合 反 應(yīng) 的 單 體,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),62,（3）雜環(huán)單體，如：,開環(huán)聚合，依條件不同可為逐步或

24、為鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng),1. 5 聚 合 反 應(yīng) 的 單 體,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),63,聚合物的結(jié)構(gòu)特點：多重性和復(fù)雜性,1. 6 高 分 子 的 結(jié) 構(gòu),功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),64,I. 結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)排列,首-尾連接,首-首連接,尾-尾連接,如單體CH2=CHX聚合時，所得結(jié)構(gòu)單元如下：,首,尾,結(jié)構(gòu)單元連接方式可有如下三種：,1. 6.1 高 分 子 的 微 觀 結(jié) 構(gòu),序列異構(gòu),功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),65,若高分子中含有手性C原子,則其立體構(gòu)型可有D型和L型，據(jù)其連接方式可分為如下三種：（以聚丙烯為例）,（1） 全同立構(gòu)高分子

25、（isotactic polymer)：主鏈上的C*的立體構(gòu)型全部為D型或L 型, 即DDDDDDDDDD或LLLLLLLLLLL；,II. 高分子的立體異構(gòu),構(gòu)型異構(gòu),1. 6.1 高 分 子 的 微 觀 結(jié) 構(gòu),功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),66,（2） 間同立構(gòu)高分子（syndiotactic polymer)：主鏈上的C*的立體構(gòu)型各不相同, 即D型與L型相間連接，LDLDLDLDLDLDLD；,立構(gòu)規(guī)整性高分子（tactic polymer): C*的立體構(gòu)型有規(guī)則連接，簡稱等規(guī)高分子。,1. 6.1 高 分 子 的 微 觀 結(jié) 構(gòu),功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分

26、子化學(xué),67,（3） 無規(guī)立構(gòu)高分子（atactic polymer)：主鏈上的C*的立體構(gòu)型紊亂無規(guī)則連接。,1.6.1 高 分 子 的 微 觀 結(jié) 構(gòu),功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),68,III. 高分子的幾何異構(gòu),共軛雙烯單體聚合時可形成結(jié)構(gòu)不同的結(jié)構(gòu)單元，如最簡單的共軛雙烯丁二烯可形成三種不同的結(jié)構(gòu)單元：,1,2-加成結(jié)構(gòu) 反式1,4-加成結(jié)構(gòu) 順式1,4-加成結(jié)構(gòu),丁二烯：CH2=CHCH=CH2,構(gòu)型異構(gòu),1.6.1 高 分 子 的 微 觀 結(jié) 構(gòu),功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),69,3,4-加成 1,2-加成 反式1,4-加成 順式1,4-加成,而異戊

27、二烯則可形成四種不同的結(jié)構(gòu)單元：,異戊二烯:,1.6.1 高 分 子 的 微 觀 結(jié) 構(gòu),功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),70,線形高分子linear,環(huán)狀高分子 cyclic,支化高分子hyperbranched,梳形高分子 comb,梯形高分子ladder,網(wǎng)狀高分子 crosslinking, network,星形高分子star-shaped,樹形高分子dendrimer,1.6.2 高 分 子 的 鏈 形 態(tài),功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),71,1.6.2 高 分 子 的 鏈 形 態(tài),功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),72,1.6.2 高 分 子 的

28、 鏈 形 態(tài),功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),73,1.6.3 高 分 子 的 聚 集 態(tài),高分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，是指高聚物材料整體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，即高分子鏈與鏈之間的排列和堆砌結(jié)構(gòu)。分為： 非晶態(tài)結(jié)構(gòu),高聚物可以是完全的非晶態(tài) 非晶態(tài)高聚物的分子鏈處于無規(guī)線團(tuán)狀態(tài) 這種纏結(jié)、混雜的狀態(tài)存在著一定程度的有序 非晶態(tài)高分子沒有熔點，在比體積-溫度曲線上有一轉(zhuǎn)折點，此點對應(yīng)的溫度稱為玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，用Tg表示,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),74,Tg,Tm,溫 度,比體積,玻 璃 態(tài),高 彈 態(tài),粘 流 態(tài),半結(jié)晶固體,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度,熔點,1. 6.3 高 分 子 的 聚 集

29、 態(tài),功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),75,Tg,Tf,溫 度,形 變,玻 璃 態(tài),高 彈 態(tài),粘 流 態(tài),聚合物形變-溫度曲線,粘流溫度,無定型塑料- Tg 應(yīng)比室溫高50-75 結(jié)晶塑料- Tg 可低于室溫，但Tm高于室溫50-75,橡膠- Tg 應(yīng)比室溫低75以上,纖維- Tm高于室溫150 以上,1. 6.3 高 分 子 的 聚 集 態(tài),將一非態(tài)晶高聚物試樣，施一恒定外力，記錄試樣的形變隨溫度的變化，可得到溫度形變曲線或熱機(jī)械曲線,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),76,晶態(tài)結(jié)構(gòu) 高聚物可以高度結(jié)晶，但不能達(dá)到100，即結(jié)晶高聚物可處于晶態(tài)和非晶態(tài)兩相共存的狀態(tài)

30、結(jié)晶熔融溫度Tm，是結(jié)晶高聚物的主要熱轉(zhuǎn)變溫度,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),77,非晶態(tài)高分子的例子： 聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等； 結(jié)晶高分子的例子： 聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚四氟乙烯等。,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),78,小結(jié)： 1 高分子的結(jié)晶除了與分子的微結(jié)構(gòu)有關(guān)外，還受拉力、溫 度等外部因素影響。例如：天然橡膠和有機(jī)硅彈性體在室溫 下處于無定型狀態(tài)，拉伸后可結(jié)晶，但外力撤去后又恢復(fù)無 定型狀態(tài)。 2 無定型高分子的熱轉(zhuǎn)變溫度為玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg；結(jié)晶高分子的熱轉(zhuǎn)變溫度為熔點Tm。 3 作為塑料使用時，Tg是無定型高分子的使用上限溫度，Tm

31、是結(jié)晶高分子的使用上限溫度。做為橡膠使用時， Tg是其使用下限溫度?；瘜W(xué)纖維一般為結(jié)晶高分子。 4 部分高分子可呈現(xiàn)液晶狀態(tài)。,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),79,高分子的溶液性質(zhì)，難溶，甚至不溶，溶解過程往經(jīng)過溶脹階段 溶液粘度比同濃度的小分子高得多 分子之間的作用力大,只有液態(tài)和固態(tài),不能氣化 固體聚合物具有一定的力學(xué)強度,可抽絲、能制膜,高分子化合物的基本特征之一分子量大,1. 7 聚合物的分子量及其分布,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),80,分子量多大才算是高分子？其實，并無明確界限，一般,- - - - - 1000 - - - - - - - - - -

32、- - 10000 - - - - - 低分子 過渡區(qū)（齊聚物） 高聚物,一般高分子的分子量在 104 106 范圍 超高分子量的聚合物 的分子量高達(dá)106 以上,1. 7 聚合物的分子量及其分布,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),81,A,C,強度,聚合度,B,高分子的強度與分子量密切相關(guān),A 點是初具強度的最低聚合度，A點以上強度隨分子鏈迅速增加 B 點是臨界點，強度增加逐 漸減慢 C 點以后強度不再明顯增加,不同高分子初具強度的聚合度和臨界點的聚合度不同，如,A B 尼龍 40 150 纖維素 60 250 乙烯基 100 400聚合物,1. 7 聚合物的分子量及其分布,功能高

33、分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),82,分子量過大, 聚合物熔體粘度過高, 難以成型加工 達(dá)到一定分子量，保證使用強度后，不必追求過高的分子量,高分子的加工性能與分子量有關(guān),1. 7 聚合物的分子量及其分布,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),83,常用的聚合物的分子量（萬）,塑料 分子量 纖維 分子量 橡膠 分子量 聚乙烯 630 滌綸 1. 82.3 天然橡膠 2040 聚氯乙烯 515 尼龍-66 1. 21. 8 丁苯橡膠 1520 聚苯乙烯 1030 維尼綸 67.5 順丁烯膠 2530,1. 7 聚合物的分子量及其分布,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),84,

34、2.高分子化合物的基本特征之二 分子量具有多分散性,什么是分子量的多分散（Polydispersity） ？,聚合物是由一系列分子量（或聚合度）不等的同系物高分子組成，這些同系物高分子之間的分子量差為重復(fù)結(jié)構(gòu)單元分子量的倍數(shù)，這種同種聚合物分子長短不一的特征稱為聚合物分子量的多分散性。,1.7 聚合物的分子量及其分布,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),85,因此應(yīng)注意： 一般測得聚合物的分子量或聚合度是統(tǒng)計的，是一個平均值，叫平均分子量或平均聚合度。 聚合物的平均分子量相同，但分散性不一定相同 平均分子量的統(tǒng)計可有多種標(biāo)準(zhǔn)，其中最常見的是重均分子量和數(shù)均分子量,1.7 聚合物的分子量及其分布,功能高分子材料 第一章 緒論鏈接高分子化學(xué),86,平均分子量的表示方法 數(shù)均分子量（Number-average molecular weight）,按聚合物中含有的分子數(shù)目統(tǒng)計平均的分子量 高分子樣品中所有分子的總重量除以其分子(摩爾)總數(shù),式中，mi，ni，Mi分別為i-聚體的質(zhì)量、分子數(shù)、分子量 xi i-聚體的分子分率 物理意義：各種不同分子量的分子所占的分?jǐn)?shù)與其相對應(yīng)的分子量乘積的總和。 數(shù)均分子量是通過依數(shù)性方法(冰點降低法、沸點升高法、滲透壓法、蒸汽壓法) 和端基滴定法測定,1.7 聚合物的分子量及其分布,功