認識高分子材料

1、補充材料補充材料 參考書參考書 已被他引已被他引300300多次多次 按形態(tài)分類按形態(tài)分類 薄膜或片材薄膜或片材 發(fā)泡材料發(fā)泡材料 塑料制品塑料制品 建筑材料建筑材料 橡膠橡膠 纖維纖維 粘合劑等粘合劑等 薄膜和片材薄膜和片材 “背心背心” 袋袋 保鮮膜保鮮膜 拉伸纏繞膜拉伸纏繞膜 辦公用品辦公用品 包裝帶包裝帶 投影薄膜投影薄膜 膠卷膠卷 相片塑封相片塑封 代表證代表證 會議臺卡會議臺卡 會議用品會議用品 膠紙膠紙 電工膠帶電工膠帶 聚四氟乙烯薄膜聚四氟乙烯薄膜 生料帶生料帶 紅酒的包裝紅酒的包裝澳大利亞產(chǎn)澳大利亞產(chǎn) 三層共擠膜三層共擠膜 PE/EVOH/PE/Al PE/EVOH/PE/A

2、l 三層共擠膜三層共擠膜 尼龍尼龍/ /聚偏氯乙烯聚偏氯乙烯/ /聚聚 乙烯乙烯 銀色銀色 金色金色 銀色銀色 銀色銀色 金色金色 鍍鋁鍍鋁 橙色薄膜橙色薄膜 鋁膜鋁膜+橙色薄膜橙色薄膜=金色金色 南普陀燒香的冥紙也類似！南普陀燒香的冥紙也類似！ 郵票冊郵票冊 集幣冊集幣冊護郵袋護郵袋 太陽能電池的封裝太陽能電池的封裝 泡沫塑料泡沫塑料 聚苯乙烯泡沫聚苯乙烯泡沫 聚氨酯泡沫（俗稱聚氨酯泡沫（俗稱“海海 綿綿”） 破損處破損處軟排球軟排球 聚乙烯泡聚乙烯泡 沫沫 救生衣救生衣 水果包裝水果包裝 玻璃酒瓶的包裝玻璃酒瓶的包裝 拖鞋拖鞋 吸水拖把吸水拖把 聚乙烯醇泡沫材料聚乙烯醇泡沫材料 人造花泥人

3、造花泥 酚醛泡沫酚醛泡沫 化工管道保溫化工管道保溫 塑料制品塑料制品 整理箱整理箱 塑料扇子塑料扇子 高跟鞋的鞋跟內部是什么材料的高跟鞋的鞋跟內部是什么材料的？ 機械把手機械把手 這兩個衣架已經(jīng)這兩個衣架已經(jīng)3131歲歲了！了！ 筆筆 三角板三角板 塑料配色塑料配色 電器外殼電器外殼 在沸水中可以彎曲的塑料在沸水中可以彎曲的塑料 兩個杯子的材料各是什么？兩個杯子的材料各是什么？ 燈罩燈罩 光盤光盤 骰子骰子 麻將麻將 水過濾器外殼水過濾器外殼 畫框和玻璃畫框和玻璃 手機零件手機零件 電器元件電器元件 垃圾桶垃圾桶 模內注射成型模內注射成型 餐具餐具 奶瓶奶瓶 形象逼真的工藝品形象逼真的工藝品

4、煙灰缸煙灰缸 胸花胸花 F46F46瓶瓶 聚全氟乙丙烯，或四氟乙烯聚全氟乙丙烯，或四氟乙烯- -六氟丙烯共聚物六氟丙烯共聚物 1. 盒子本體盒子本體 PP 2. 蓋子蓋子 ABS 3. 扣扣 AS 4. 密封圈密封圈 EVA 便當便當 1.1.盒子本體盒子本體 ABSABS 2.2.扣扣 ASAS 3.3.筷子筷子 PPPP 保溫餐盒保溫餐盒 野餐用具箱野餐用具箱 第第1層層 第第2層層 第第4層層 第第3層層 韓國品牌韓國品牌 LOCK& LOCK牌牌 （樂扣）、特百惠（樂扣）、特百惠 建筑材料建筑材料 木地板木地板 塑鋼門窗塑鋼門窗 磁碰磁碰 磁性文具磁性文具 軟管軟管 膨脹螺絲膨脹螺絲

5、浴缸浴缸 櫥柜面板櫥柜面板 塑料件已破損塑料件已破損 看上去像金屬的塑料件看上去像金屬的塑料件 理化板理化板 隔音材料隔音材料 隔熱防雨隔熱防雨 抗車轍劑抗車轍劑 波紋板波紋板 模特兒衣模特兒衣 架架 一段手臂一段手臂 雕塑雕塑 聚乳酸聚乳酸 橡膠橡膠 你品嘗過橡膠嗎？你品嘗過橡膠嗎？ 口香糖口香糖 天然橡膠拖鞋天然橡膠拖鞋越南產(chǎn)越南產(chǎn) 異丁膠異丁膠 EVA混合橡膠混合橡膠 PVC 印刷膠輥印刷膠輥 杜仲膠（古塔波膠）杜仲膠（古塔波膠） 硅橡膠硅橡膠 廈門埃替歐的液態(tài)硅橡膠新產(chǎn)品廈門埃替歐的液態(tài)硅橡膠新產(chǎn)品 救生人工呼吸用品救生人工呼吸用品 淋浴淋浴“花灑花灑”噴頭噴頭 優(yōu)點：優(yōu)點： 自潔功能

6、自潔功能 減少飛濺減少飛濺 耐溫耐用耐溫耐用 高爾夫球高爾夫球 合成纖維合成纖維 搭扣搭扣 尼龍尼龍66，還是尼龍，還是尼龍6？ “樹脂拉鏈樹脂拉鏈” 香煙過濾嘴香煙過濾嘴 不是海綿，是纖不是海綿，是纖 維維 什么纖維？什么纖維？ 鬃絲鬃絲 拖網(wǎng)漁船拖網(wǎng)漁船 維尼綸繩維尼綸繩 維尼綸土工布、濾布維尼綸土工布、濾布 聚四氟乙烯濾布聚四氟乙烯濾布 牛津布牛津布淋膜無紡布淋膜無紡布 布衣柜用布衣柜用 料料 PE PU 粘合劑等粘合劑等 接著劑接著劑 = = 粘接劑、粘合劑粘接劑、粘合劑 粘著劑粘著劑 = = 不干膠型粘接劑不干膠型粘接劑 主要成分：主要成分：橡膠橡膠 或或丙烯酸類樹脂丙烯酸類樹脂 標

7、簽紙標簽紙 粘合劑粘合劑 碳素球拍碳素球拍 碳纖骨迷你傘碳纖骨迷你傘 1.3 1.3 高分子的定義、高分子的定義、 基本概念、分類和命名基本概念、分類和命名 1.3.1 1.3.1 定義定義 高分子與低分子的區(qū)別在于前者分子量很高，通高分子與低分子的區(qū)別在于前者分子量很高，通 常將分子量高于約常將分子量高于約1 1萬的稱為高分子萬的稱為高分子( (polymer) )，分子分子 量低于約量低于約10001000的稱為低分子。分子量介于高分子和低的稱為低分子。分子量介于高分子和低 分子之間的稱為低聚物分子之間的稱為低聚物( (oligomer，又稱齊聚物又稱齊聚物) )。一。一 般高聚物的分子量

8、為般高聚物的分子量為10104 4-10-106 6，分子量大于這個范圍的，分子量大于這個范圍的 又稱為超高分子量聚合物。又稱為超高分子量聚合物。 Polymer 聚合物（高聚物）、高分子聚合物（高聚物）、高分子 Macromolecule 大分子、高分子大分子、高分子 1.3.2 1.3.2 基本概念基本概念 n CH2CH2(CH2CH2)n 單體單體 聚合物聚合物 H2CCH2 n Cl 聚合度聚合度 結構單元、單體單結構單元、單體單 元、重復單元元、重復單元 主鏈主鏈 側基側基 （或側鏈）（或側鏈） 要特別注意要特別注意單體單元單體單元、結構單元結構單元和和重復單元重復單元的異同。的異

9、同。 如果高分子是由一種單體聚合而成的，其重復單元就是單如果高分子是由一種單體聚合而成的，其重復單元就是單 體單元或結構單元。例如聚氯乙烯的重復單元、單體單元體單元或結構單元。例如聚氯乙烯的重復單元、單體單元 和和結構單元結構單元都是都是CHCH2 2CHClCHCl。 聚合度聚合度 DP = n N H CH 2 6 N H C O CH 2 4 C O n 如果高分子是由兩種或兩種以上單體縮聚而成的，其如果高分子是由兩種或兩種以上單體縮聚而成的，其 重復單元由不同的單體單元組成。例如尼龍：重復單元由不同的單體單元組成。例如尼龍： 重復單元是重復單元是NH(CHNH(CH2 2) )6 6N

10、HNHCO(CHCO(CH2 2) )4 4COCO。 結構單元是結構單元是NH(CHNH(CH2 2) )6 6NHNH和和CO(CHCO(CH2 2) )4 4COCO兩種。兩種。 無單體單元。無單體單元。 聚合度聚合度 DP = 2nDP = 2n （注意：聚合度是結構單元數(shù)）（注意：聚合度是結構單元數(shù)） 結構單元結構單元 結構單元結構單元 重復單元重復單元 高分子物理用高分子物理用“鏈節(jié)鏈節(jié)”的概念，等同于重復單元。的概念，等同于重復單元。 1.3.3 1.3.3 分類分類 1 1按高分子主鏈結構可分為：按高分子主鏈結構可分為： 碳鏈高分子，主鏈完全由碳原子組成，例如碳鏈高分子，主鏈完

11、全由碳原子組成，例如 雜鏈高分子，主鏈除碳原子外，還含雜鏈高分子，主鏈除碳原子外，還含O O、N N、S S等雜等雜 原子，例如原子，例如 。 元素有機高分子元素有機高分子( (主鏈上沒有碳原子主鏈上沒有碳原子) )， 例如硅橡膠例如硅橡膠 無機高分子無機高分子( (完全沒有碳原子完全沒有碳原子) )，例如聚二硫化硅，例如聚二硫化硅 和聚氟磷氮和聚氟磷氮 。 S Si S n P F F N n CH2CH n CH2O n SiO CH3 CH3 n 按用途可分為：按用途可分為： 塑料、橡膠塑料、橡膠( (彈性體彈性體) )、纖維三大類，、纖維三大類， 若再加上涂料、粘合劑和功能高分子則有六

12、大類。若再加上涂料、粘合劑和功能高分子則有六大類。 按來源可分為：按來源可分為： 天然高分子；合成高分子；半天然高分子天然高分子；合成高分子；半天然高分子( (改性的天改性的天 然高分子然高分子) )。 按分子的形狀可分為：按分子的形狀可分為： 線形高分子；支化高分子；交聯(lián)線形高分子；支化高分子；交聯(lián)( (或稱網(wǎng)狀或稱網(wǎng)狀) )高分子。高分子。 5. 5. 按單體組成可分為：按單體組成可分為： 均聚物均聚物 ( (homopolymer)homopolymer)、共聚物共聚物 ( (copolymer)copolymer)、 高分子共混物高分子共混物 ( (polyblendpolyblend

13、) )。 (1)(1)以單體或假想的單體名稱前加一個以單體或假想的單體名稱前加一個“聚聚”字，字， 如如: :聚苯乙烯聚苯乙烯 聚乙烯醇聚乙烯醇( (假想單體假想單體) ) (2)(2)單獨或兩種不同單體聚合常取單體名或簡稱，單獨或兩種不同單體聚合常取單體名或簡稱， 后綴為后綴為“樹脂樹脂”二字或二字或“橡膠橡膠”二字。如：酚二字。如：酚 醛樹脂、丁苯橡膠、乙丙橡膠醛樹脂、丁苯橡膠、乙丙橡膠 等等。 1.3.4 1.3.4 命名命名 CH2CH n CH2CH OH n 習慣命名法習慣命名法 (3)(3)以高分子的特征結構命名：以高分子的特征結構命名： 如：聚酰胺如：聚酰胺 聚碳酸酯聚碳酸酯

14、碳酸根碳酸根 OC CH3 CH3 C O n O (CH2)6(CH2)4CC OO NHNH n 酰胺基團酰胺基團 (4)(4)譯名、商品名或俗稱，如：合成纖維在我國稱之為譯名、商品名或俗稱，如：合成纖維在我國稱之為 “綸綸”( (來自來自-lon-lon的譯音的譯音) )，如滌綸，如滌綸( (聚對苯二甲酸乙二聚對苯二甲酸乙二 醇酯醇酯) )、腈綸、腈綸( (聚丙烯腈聚丙烯腈) ) 等，聚酰胺常用其商品名的等，聚酰胺常用其商品名的 譯名尼龍譯名尼龍(Nylon)(Nylon)。其他商品名還有特氟隆。其他商品名還有特氟隆( (聚四氟乙聚四氟乙 烯烯) )、賽璐珞、賽璐珞( (硝酸纖維素硝酸纖

15、維素) )等。而俗名有機玻璃等。而俗名有機玻璃( (聚甲聚甲 基丙烯酸甲酯基丙烯酸甲酯) )、電木、電木( (酚醛樹脂酚醛樹脂) )、電玉、電玉( (脲醛塑料脲醛塑料) )等等 也已被廣泛采用。也已被廣泛采用。 我國高分子材料的品種分布我國高分子材料的品種分布（單位：萬噸）（單位：萬噸） 聚乙烯聚乙烯 240 PS 39 聚氯乙烯聚氯乙烯 140 聚丙烯聚丙烯 120 ABS 21 熱塑性塑料熱塑性塑料（thermoplastics） 80 熱固性塑料熱固性塑料（thermosets）20 PFPU UF UP 聚氨酯聚氨酯 不飽和聚酯不飽和聚酯 酚醛塑料酚醛塑料 脲醛塑料脲醛塑料 聚苯乙烯聚

16、苯乙烯 丙烯腈丙烯腈/ /丁二丁二 烯烯/ /苯乙烯三苯乙烯三 元共聚物元共聚物 合成纖維合成纖維（synthetic fibers） （單位：萬噸）（單位：萬噸） 滌綸滌綸 150 腈綸腈綸 45 尼龍尼龍 23 丙綸丙綸 12 維綸維綸 13 橡膠橡膠（rubber or elastomer） 丁苯膠丁苯膠 25 順丁膠順丁膠 21 乙丙膠，氯丁膠，丁乙丙膠，氯丁膠，丁 腈膠，腈膠，SBS 各各3 1.4 1.4 分子量和分子量分布分子量和分子量分布 H(CH2)nH的分子量與性質的分子量與性質 對于高分子的強度等物性，存在著一個臨界分子對于高分子的強度等物性，存在著一個臨界分子 量量M

17、M0 0，超過這個分子量時開始出現(xiàn)強度。當分子量超超過這個分子量時開始出現(xiàn)強度。當分子量超 過過M Ms s時強度達到一定值。時強度達到一定值。 分子量分子量 由于統(tǒng)計平均方法的不同，可以有四種不由于統(tǒng)計平均方法的不同，可以有四種不 同的平均分子量，即數(shù)均分子量，重均分子量，同的平均分子量，即數(shù)均分子量，重均分子量， Z Z均分子量和粘均分子量。均分子量和粘均分子量。 例如體系中分子量為例如體系中分子量為M M1 1，M M2 2，M M3 3，M Mn n同系物的分同系物的分 子數(shù)為子數(shù)為N N1 1，N N2 2，N N3 3，N Nn n， i ii n nn n N MN NNNN M

18、NMNMNMN M 321 332211 數(shù)均分子量數(shù)均分子量 Z Z均分子量以均分子量以NiMi2為統(tǒng)計單元為統(tǒng)計單元， 2 3 ii ii z MN MN M 重均分子量重均分子量 i ii n nn w W MW WWWW MWMWMWMW M 321 332211 iii WN M 2 ii w ii N M W N M 粘均分子量粘均分子量 1 1 ii ii w MN MN M v 是是Mark公式的常數(shù)，公式的常數(shù)， 0.51.0 實例實例 5 654 262524 101 . 9 101001010010100 )10(100)10(100)10(100 wM 5 262524

19、 363534 109 . 9 )10(100)10(100)10(100 )10(100)10(100)10(100 zM 5 5 . 0 1 654 )15 . 0(6)15 . 0(5)15 . 0(4 107 . 8 101001010010100 )10(100)10(100)10(100 vM 例設：一種高聚物有例設：一種高聚物有300300個大分子，其中個大分子，其中100100個的分個的分 子量為子量為10104 4，100100個的分子量為個的分子量為10105 5，100100個的分子量為個的分子量為 10106 6，計算各種平均分子量如下：，計算各種平均分子量如下： 5

20、654 107 . 3 100100100 101001010010100 vM n 可見，可見， nM vMwMzM 除了少數(shù)天然高分子如蛋白質、除了少數(shù)天然高分子如蛋白質、DNADNA等外，等外， 高分子化合物的分子量是不均一的，實際上是高分子化合物的分子量是不均一的，實際上是 一系列同系物的混合物，這種性質稱為一系列同系物的混合物，這種性質稱為“多分多分 散性散性”。因此其分子量實質上都是指平均分子。因此其分子量實質上都是指平均分子 量。量。 多分散性可以用多分散性系數(shù)多分散性可以用多分散性系數(shù)d d 來定量地來定量地 表征，當分子量完全均一時表征，當分子量完全均一時d=1d=1，分子量

21、分布越分子量分布越 寬，寬，d d值越大。值越大。 n w M M d 平均分子量和分子量分布是控制平均分子量和分子量分布是控制 聚合物性能的重要指標聚合物性能的重要指標 1. 1. 分子量分子量 橡膠一般分子量較高，為了便于成型，要預先進行橡膠一般分子量較高，為了便于成型，要預先進行 煉膠以減少分子量至煉膠以減少分子量至2 210105 5左右。左右。 合成纖維的分子量較低，通常為幾萬，否則粘度合成纖維的分子量較低，通常為幾萬，否則粘度 較大，不易流出噴絲孔。較大，不易流出噴絲孔。 塑料的分子量一般介于橡膠和纖維之間。塑料的分子量一般介于橡膠和纖維之間。 容易吃料容易吃料 流動性好流動性好,

22、能耗小能耗小 改善外觀改善外觀 機械強度機械強度 2. 分子量分布分子量分布 原因原因 1.5 1.5 高分子結構的一般特點高分子結構的一般特點 由于高分子的分子鏈很龐大而且組成可能由于高分子的分子鏈很龐大而且組成可能 不均一，所以高分子的結構很復雜的。整個高不均一，所以高分子的結構很復雜的。整個高 分子結構是由四個不同層次組成，分別稱為一分子結構是由四個不同層次組成，分別稱為一 級結構和高級結構級結構和高級結構( (包括二級、三級和四級結包括二級、三級和四級結 構構) )。 1.5.1 1.5.1 一級結構一級結構 高分子鏈的一級結構指單個大分子內與基本結構高分子鏈的一級結構指單個大分子內與

23、基本結構 單元有關的結構。包括結構單元的化學組成、鍵接方單元有關的結構。包括結構單元的化學組成、鍵接方 式、構型、支化和交聯(lián)以及共聚物的結構。式、構型、支化和交聯(lián)以及共聚物的結構。 1 1鍵接方式鍵接方式 不對稱取代的不對稱取代的單烯類單體聚合時可單烯類單體聚合時可 能出現(xiàn)兩種鍵接方式，一種是能出現(xiàn)兩種鍵接方式，一種是頭頭- -尾尾鍵鍵 接，一種是接，一種是頭頭- -頭頭( (或尾或尾- -尾尾) )鍵接。鍵接。 頭頭- -尾尾： 頭頭- -頭：頭： CH2CH R 頭頭- -尾鍵接尾鍵接 頭頭- -頭鍵接或尾頭鍵接或尾- -尾鍵接尾鍵接 一般聚合物以頭尾鍵接為主。一般聚合物以頭尾鍵接為主。

24、head-to-tail structure head-to-head or tail-to-tail structure 2 2構型構型 構型構型是指分子中由化學鍵所固定的原子在空間的是指分子中由化學鍵所固定的原子在空間的 排列。這種排列是穩(wěn)定的，要改變構型，必須經(jīng)過化學排列。這種排列是穩(wěn)定的，要改變構型，必須經(jīng)過化學 鍵的斷裂和重組。有兩類構型不同的異構體，即鍵的斷裂和重組。有兩類構型不同的異構體，即旋光旋光 異構體異構體和和幾何異構體幾何異構體。 碳原子的四個價鍵形碳原子的四個價鍵形 成正四面體結構，鍵角都成正四面體結構，鍵角都 是是1091092828。當四個取。當四個取 代基團或原子

25、都不一樣即代基團或原子都不一樣即 不對稱時就產(chǎn)生旋光異構不對稱時就產(chǎn)生旋光異構 體，這樣的中心碳原子叫體，這樣的中心碳原子叫 不對稱碳原子。不對稱碳原子。 （1 1）旋光異構）旋光異構 CHH H H CC H H H H CCHH 可以看出這些分子是對稱的。如果把分子中可以看出這些分子是對稱的。如果把分子中 的氫互換位置，分子沒有變化。的氫互換位置，分子沒有變化。 C 1 COOH 2 CH3 3 OH 4 H 5 C 1 HOOC 2 CH3 3 OH 4 H 5 化合物分子化合物分子 中的一個碳原子中的一個碳原子 與四個不同的原與四個不同的原 子相連時，這個子相連時，這個 化合物的空間可

26、化合物的空間可 能有兩種不同排能有兩種不同排 列。列。 兩個分子在兩個分子在 空間不能重疊，空間不能重疊， 它們并不是同一它們并不是同一 種化合物種化合物。 這種性質稱這種性質稱 為為“手性手性”，中，中 心的碳原子稱為心的碳原子稱為 “不對稱不對稱碳原碳原 子子”。 兩者互為旋光異構體 H2C CH2 X H H XCH2 H2C C C 高分子也有類似的旋光異構高分子也有類似的旋光異構 D D型型 L L型型 小分子旋光異構體有旋光性，即有左旋或右旋。小分子旋光異構體有旋光性，即有左旋或右旋。 但高分子沒有旋光性，由于發(fā)生內消旋或外消旋。但高分子沒有旋光性，由于發(fā)生內消旋或外消旋。 iso

27、tactic 全同立構全同立構 atactic 無規(guī)立構無規(guī)立構 syndiotactic 間同立構間同立構 兩種旋光異構單元兩種旋光異構單元 交替鍵接而成。分交替鍵接而成。分 子鏈結構規(guī)整，可子鏈結構規(guī)整，可 結晶。結晶。 兩種旋光異構單元兩種旋光異構單元 無規(guī)鍵接而成。分無規(guī)鍵接而成。分 子鏈結構不規(guī)整，子鏈結構不規(guī)整， 不能結晶。不能結晶。 等規(guī)度等規(guī)度(tacticity): (tacticity): 全同或間同立構全同或間同立構 單元所占的百分數(shù)單元所占的百分數(shù) 高分子全部由一高分子全部由一 種旋光異構單元種旋光異構單元 鍵接而成。分子鍵接而成。分子 鏈結構規(guī)整，可鏈結構規(guī)整，可 結

28、晶。結晶。 單烯類高分子單烯類高分子 有三類不同旋光異構體有三類不同旋光異構體 DDDDDDDDDDDD或或LLLLLLLLLLLL DLDLDLDLDLDL DLLDDLDLLDDL CH2CH R n （2 2）幾何異構）幾何異構 CC p p鍵鍵 s s 鍵鍵 雙烯類高分子雙烯類高分子主鏈上存在主鏈上存在 雙鍵。由于取代基不能繞雙雙鍵。由于取代基不能繞雙 鍵旋轉，因而當組成雙鍵的鍵旋轉，因而當組成雙鍵的 兩個碳原子同時被兩個不同兩個碳原子同時被兩個不同 的原子或基團取代時，即可的原子或基團取代時，即可 形成形成順式順式、反式反式兩種構型，兩種構型， 它們稱作它們稱作幾何異構體幾何異構體。

29、 cis-順式 trans-反式 cis- trans- 雙鍵上基團在雙雙鍵上基團在雙 鍵一側的為順式鍵一側的為順式 雙鍵上基團在雙雙鍵上基團在雙 鍵兩側的為反式鍵兩側的為反式 以丁二烯的聚合物為例以丁二烯的聚合物為例: CH2=CH-CH=CH2 順順1，4聚丁二烯聚丁二烯 反反1，4聚丁二烯聚丁二烯 間同間同1，2聚丁二烯聚丁二烯 全同全同1，2聚丁二烯聚丁二烯 重復周期短，易重復周期短，易 結晶，沒有彈性結晶，沒有彈性 重復周期長，不易結晶，重復周期長，不易結晶， 順丁橡膠順丁橡膠 類似地：類似地： 順式順式1,4-聚異戊二烯占聚異戊二烯占98%的天然橡膠的天然橡膠 Tg=73，柔軟彈性

30、好。，柔軟彈性好。 反式反式1,4-聚異戊二烯，古塔波膠（杜仲聚異戊二烯，古塔波膠（杜仲 膠）：膠）：Tg=53，室溫硬韌。，室溫硬韌。 聚丁二烯有四種有規(guī)異構體聚丁二烯有四種有規(guī)異構體 nH2CCHCH CH2 CHCH CH2CH CH2 CHCH2 CH n n 1，2加成 1，4加成 順式 反式 全同 間同 無規(guī) 不考慮鍵接方式不考慮鍵接方式 聚異戊二烯有六種有規(guī)異構體聚異戊二烯有六種有規(guī)異構體 CHCCH2nH2C CHC CH2CH CH2 CHCH2 C n n 1，2加成 1，4加成 順式 反式 全同 間同 無規(guī) CH3 3，4加成 CH3 CH3 CH2C CH2 CH n

31、CH3 全同 間同 無規(guī) 3 3分子構造分子構造 分子構造指的是高分子鏈的幾何形狀。一般高分子分子構造指的是高分子鏈的幾何形狀。一般高分子 鏈為鏈為線形線形，也有，也有支化支化或或交聯(lián)交聯(lián)結構。結構。 線形線形高分子的分子間沒有化學鍵結合，在受熱或受高分子的分子間沒有化學鍵結合，在受熱或受 力時可以互相移動，因而線形高分子在適當溶劑中力時可以互相移動，因而線形高分子在適當溶劑中可溶可溶 解，加熱時解，加熱時可熔可熔融，易于加工成形。融，易于加工成形。 交聯(lián)交聯(lián)高分子的分子間通過支鏈聯(lián)結起來成為高分子的分子間通過支鏈聯(lián)結起來成為 了一個三維空間網(wǎng)狀大分子。猶如被五花大綁似的，了一個三維空間網(wǎng)狀大

32、分子。猶如被五花大綁似的， 高分子鏈不能動彈。因而高分子鏈不能動彈。因而不溶不溶解也解也不熔不熔融，當交融，當交 聯(lián)度不大時只能在溶劑中溶脹。聯(lián)度不大時只能在溶劑中溶脹。 支化支化高分子的性質介于線形和交聯(lián)高分子之高分子的性質介于線形和交聯(lián)高分子之 間。間。 低密度聚乙烯是支化高分子的例子，熱固性塑低密度聚乙烯是支化高分子的例子，熱固性塑 料是交聯(lián)高分子，橡膠是輕度交聯(lián)的高分子。料是交聯(lián)高分子，橡膠是輕度交聯(lián)的高分子。 支化與交聯(lián)影響性能實例支化與交聯(lián)影響性能實例 LDPE、HDPE和交聯(lián)和交聯(lián)PE的性能和用途比較的性能和用途比較 低密度聚乙烯低密度聚乙烯LDPELDPE（高壓聚乙烯）（高壓聚

33、乙烯） 支化破壞了分子的規(guī)整性，使其結晶度大大降低支化破壞了分子的規(guī)整性，使其結晶度大大降低 高密度聚乙烯高密度聚乙烯HDPE HDPE （低壓聚乙烯）（低壓聚乙烯） 線型分子，易于結晶，故密度、熔點、結晶度和硬度方線型分子，易于結晶，故密度、熔點、結晶度和硬度方 面都高于面都高于LDPELDPE。 交聯(lián)聚乙烯交聯(lián)聚乙烯有形狀記憶效應。耐熱性大為提高。有形狀記憶效應。耐熱性大為提高。 瓶、管、棒等瓶、管、棒等 （硬性）（硬性） 95%1350.950.97低壓聚乙烯低壓聚乙烯 LDPE 薄膜（軟性）薄膜（軟性） 6070%1050.910.94高壓聚乙烯高壓聚乙烯 HDPE 密度密度 熔點熔點

34、 結晶度結晶度 用途用途 交聯(lián)聚乙烯交聯(lián)聚乙烯 0.95-1.40 - - 熱縮材料，電線熱縮材料，電線 4 4共聚物的序列結構共聚物的序列結構 高分子如果只由一種單體反應而成，稱為高分子如果只由一種單體反應而成，稱為均聚物均聚物，如，如 果由兩種以上單體合成，則稱為果由兩種以上單體合成，則稱為共聚物共聚物。以、兩種單。以、兩種單 體的二元共聚物為例，有以下四類。體的二元共聚物為例，有以下四類。 無規(guī)共聚物無規(guī)共聚物 ABBABAAABBAB 交替共聚物交替共聚物 ABABABABABAB 嵌段共聚物嵌段共聚物 AAAAAABBBBBB 接枝共聚物接枝共聚物 不同不同序列結構的特點序列結構的特

35、點 無規(guī)、交替無規(guī)、交替 改變了結構單元的相互作用狀況，改變了結構單元的相互作用狀況， 因此其性能與相應的均聚物有很大差因此其性能與相應的均聚物有很大差 別別 嵌段、接枝嵌段、接枝 保留了部分原均聚物的結構特點，因保留了部分原均聚物的結構特點，因 而其性能與相應的均聚物有一定聯(lián)系而其性能與相應的均聚物有一定聯(lián)系 無規(guī)共聚無規(guī)共聚 - ABAABABBAAABABBAAA- 共聚往往可改善高聚物某種使用性能共聚往往可改善高聚物某種使用性能。 例例1：PE，PP是塑料，乙烯與丙烯是塑料，乙烯與丙烯無規(guī)無規(guī)共聚的產(chǎn)物共聚的產(chǎn)物 為橡膠。為橡膠。 例例2： PTFE（聚四氟乙烯）是塑料，不能熔融加工，

36、（聚四氟乙烯）是塑料，不能熔融加工， 但四氟乙烯與六氟丙烯但四氟乙烯與六氟丙烯無規(guī)無規(guī)共聚物是熱塑性的塑料。共聚物是熱塑性的塑料。 例例3 3：甲基丙烯酸甲酯與少量苯乙烯：甲基丙烯酸甲酯與少量苯乙烯無規(guī)無規(guī)共聚，改共聚，改 善樹脂流動性善樹脂流動性 交替共聚交替共聚 ABABABA BABA B 共聚往往可改善高聚物某種使用性能共聚往往可改善高聚物某種使用性能。 例例1 1：苯乙烯和丙烯腈進行交替共聚，使共聚物的苯乙烯和丙烯腈進行交替共聚，使共聚物的 沖擊，耐熱，耐化學腐蝕都有提高，可作耐油的沖擊，耐熱，耐化學腐蝕都有提高，可作耐油的 機械零件。機械零件。 例例2 2：丁二烯和丙烯進行交替共聚

37、，可以得到丁丙：丁二烯和丙烯進行交替共聚，可以得到丁丙 膠。膠。 例例3 3：苯乙烯與馬來酸酐交替共聚，可作共混物的：苯乙烯與馬來酸酐交替共聚，可作共混物的 增容劑增容劑 接枝共聚接枝共聚 A A A A A A A A A A A A A A A A A A A B B B B B B B B B B B B B p ABS樹脂樹脂（acrylonitrile-butadiene-styrene）是丙烯腈、丁二烯是丙烯腈、丁二烯 和苯乙烯的三元共聚物，共聚方式上是無規(guī)與接枝共聚相結合。和苯乙烯的三元共聚物，共聚方式上是無規(guī)與接枝共聚相結合。 可以丁苯橡膠為主鏈，將苯乙烯和丙烯腈接在支鏈上；也

38、可以可以丁苯橡膠為主鏈，將苯乙烯和丙烯腈接在支鏈上；也可以 以丁腈橡膠為主鏈，將苯乙烯接在支鏈上；也可以以苯乙烯以丁腈橡膠為主鏈，將苯乙烯接在支鏈上；也可以以苯乙烯 丙烯腈的共聚物為主鏈，將丁二烯和丙烯腈接在支鏈上。丙烯腈的共聚物為主鏈，將丁二烯和丙烯腈接在支鏈上。 ABS: Acrylonitrile-Butadiene-Styrene 丙烯腈丙烯腈 耐化學腐蝕耐化學腐蝕, , 高高 拉伸強度和硬度拉伸強度和硬度 丁二烯丁二烯 彈性和高抗沖擊彈性和高抗沖擊 性能性能 苯乙烯苯乙烯 流動性好，流動性好， 良好的成型良好的成型 性能性能 CH2CHCH2 CN CHCHCH2CH2CH 嵌段共聚

39、嵌段共聚 CC C CC CC C CCCCCC C CC C AA AAB BBAA A SBSSBS樹脂是用陰離子聚合法制得的苯乙烯和丁二樹脂是用陰離子聚合法制得的苯乙烯和丁二 烯的三嵌段共聚物。其分子鏈的中段是聚丁二烯，兩烯的三嵌段共聚物。其分子鏈的中段是聚丁二烯，兩 端是聚苯乙烯，端是聚苯乙烯，SBSSBS具有兩相結構，橡膠相具有兩相結構，橡膠相PBPB連續(xù)相，連續(xù)相， PSPS形成微區(qū)分散在橡膠相中，起物理交聯(lián)作用。在形成微區(qū)分散在橡膠相中，起物理交聯(lián)作用。在 120可熔融，可用注塑成形，冷到室溫時，由于可熔融，可用注塑成形，冷到室溫時，由于PS的的 玻璃化轉變溫度高于室溫，分子兩端

40、的玻璃化轉變溫度高于室溫，分子兩端的PS變硬，而分變硬，而分 子鏈中間部分子鏈中間部分PB的玻璃化轉變溫度低于室溫，仍具有的玻璃化轉變溫度低于室溫，仍具有 彈性，顯示高交聯(lián)橡膠的特性。彈性，顯示高交聯(lián)橡膠的特性。 SBS : Styrene-Butadiene-Styrene 聚苯乙烯聚苯乙烯 鏈段鏈段 聚丁二烯聚丁二烯 鏈段鏈段 熱塑性彈性體熱塑性彈性體 熱塑性彈性體熱塑性彈性體(TPE thermoplastic elastomer) ) 是一種在常溫為橡膠高彈是一種在常溫為橡膠高彈 性、高溫下又能塑化成型性、高溫下又能塑化成型 的高分子材料。它是不需的高分子材料。它是不需 要硫化的橡膠，

41、被認為橡要硫化的橡膠，被認為橡 膠界有史以來最大的革命膠界有史以來最大的革命。 1.5.2 1.5.2 二級結構二級結構 二級結構指的是若干鏈節(jié)組成的一段鏈或整二級結構指的是若干鏈節(jié)組成的一段鏈或整 根分子鏈的排列形狀。高分子鏈由于單鍵內旋轉根分子鏈的排列形狀。高分子鏈由于單鍵內旋轉 而產(chǎn)生的分子在空間的不同形態(tài)稱為而產(chǎn)生的分子在空間的不同形態(tài)稱為構象構象( (或內或內 旋轉異構體旋轉異構體) )，屬二級結構。構象與構型的根本，屬二級結構。構象與構型的根本 區(qū)別在于，構象通過單鍵內旋轉可以改變，而構區(qū)別在于，構象通過單鍵內旋轉可以改變，而構 型無法通過內旋轉改變。型無法通過內旋轉改變。 高分子

42、鏈有高分子鏈有五種五種基本基本構象構象。無規(guī)線團是線形高。無規(guī)線團是線形高 分子在溶液和熔體中的主要形態(tài)。分子在溶液和熔體中的主要形態(tài)。 線形高分子的幾何形狀像煮熟的面條，線形高分子的幾何形狀像煮熟的面條， 稱稱“無規(guī)線團無規(guī)線團”。 1.5.3 1.5.3 三級結構和四級結構三級結構和四級結構 三級結構指在單個大分子二級結構基礎上，許多三級結構指在單個大分子二級結構基礎上，許多 這樣的大分子聚集在一起而成的結構，也叫聚集態(tài)結構或這樣的大分子聚集在一起而成的結構，也叫聚集態(tài)結構或 超分子結構。三級結構包括結晶結構、非晶結構、液晶結超分子結構。三級結構包括結晶結構、非晶結構、液晶結 構和取向結構等。構和取向結構等。 在結晶中仍然存