認(rèn)識高分子材料

1、補(bǔ)充材料補(bǔ)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/Al 三層共擠膜三層共擠膜尼龍尼龍/ /聚偏氯

2、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(hù)郵袋護(hù)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

3、跟內(nèi)部是什么材料的高跟鞋的鞋跟內(nèi)部是什么材料的？機(jī)械把手機(jī)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(jī)零件手機(jī)零件電器元件電器元件垃圾桶垃圾桶模內(nèi)注射成型模內(nèi)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 PP2. 蓋子

4、蓋子 ABS3. 扣扣 AS4. 密封圈密封圈 EVA便當(dāng)便當(dāng)1.1.盒子本體盒子本體 ABSABS2.2.扣扣 ASAS3.3.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

5、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(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 自潔功能自潔功能 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

6、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PEPU 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(biāo)簽紙標(biāo)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

7、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 CH2CH

8、2(CH2CH2)n單體單體聚合物聚合物H2CCH2nCl聚合度聚合度結(jié)構(gòu)單元、單體單結(jié)構(gòu)單元、單體單元、重復(fù)單元元、重復(fù)單元主鏈主鏈側(cè)基側(cè)基（或側(cè)鏈）（或側(cè)鏈） 要特別注意要特別注意單體單元單體單元、結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元和和重復(fù)單元重復(fù)單元的異同。的異同。如果高分子是由一種單體聚合而成的，其重復(fù)單元就是單如果高分子是由一種單體聚合而成的，其重復(fù)單元就是單體單元或結(jié)構(gòu)單元。例如聚氯乙烯的重復(fù)單元、單體單元體單元或結(jié)構(gòu)單元。例如聚氯乙烯的重復(fù)單元、單體單元和和結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元都是都是CHCH2 2CHClCHCl。 聚合度聚合度 DP = n NHCH26NHCOCH24COn 如果高分子是由兩種或

9、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(fù)單元由不同的單體單元組成。例如尼龍：重復(fù)單元由不同的單體單元組成。例如尼龍：重復(fù)單元是重復(fù)單元是NH(CHNH(CH2 2) )6 6NHNHCO(CHCO(CH2 2) )4 4COCO。 結(jié)構(gòu)單元是結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)單元數(shù)）（注意：聚合度是結(jié)構(gòu)單元數(shù)） 結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元重復(fù)單元重復(fù)單元高分子物理用高分子物理用“鏈

10、節(jié)鏈節(jié)”的概念，等同于重復(fù)單元。的概念，等同于重復(fù)單元。1.3.3 1.3.3 分類分類 1 1按高分子主鏈結(jié)構(gòu)可分為：按高分子主鏈結(jié)構(gòu)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(jī)高分子元素有機(jī)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(jī)高分子無機(jī)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 。SSiSnPFFNnCH2CHnCH2OnSi

11、OCH3CH3n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)homo

12、polymer)、共聚物共聚物 ( (copolymer)copolymer)、 高分子共混物高分子共混物 ( (polyblendpolyblend) )。 (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(dú)或兩種不同單體聚合常取單體名或簡稱，單獨(dú)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CH2CHnCH

13、2CHOHn習(xí)慣命名法習(xí)慣命名法(3)(3)以高分子的特征結(jié)構(gòu)命名：以高分子的特征結(jié)構(gòu)命名：如：聚酰胺如：聚酰胺 聚碳酸酯聚碳酸酯碳酸根碳酸根OCCH3CH3COnO(CH2)6(CH2)4CCOONHNHn酰胺基團(tuán)酰胺基團(tuán)(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

14、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( (硝酸纖維素硝酸纖維素) )等。而俗名有機(jī)玻璃等。而俗名有機(jī)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240PS39聚氯乙烯聚氯乙烯140聚丙烯聚丙烯120ABS21熱塑性塑料熱塑性塑料（thermoplastics） 80熱固性塑料熱固性塑料（thermosets）20PFPUUF UP聚氨酯聚氨酯不飽和聚

15、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31.4 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(zhì)的分子量與性質(zhì) 對于高分子的強(qiáng)度等物性，存在著一個臨界分子對于高分子的強(qiáng)度等物性，存在著一個

16、臨界分子量量M M0 0，超過這個分子量時開始出現(xiàn)強(qiáng)度。當(dāng)分子量超超過這個分子量時開始出現(xiàn)強(qiáng)度。當(dāng)分子量超過過M Ms s時強(qiáng)度達(dá)到一定值。時強(qiáng)度達(dá)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， iiinnnnNMNNNNNMNMNMN

17、MNM321332211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，23iiiizMNMNM 重均分子量重均分子量iiinnnwWMWWWWWMWMWMWMWM321332211iiiWN M2iiwiiN MWN M粘均分子量粘均分子量 11iiiiwMNMNMv是是Mark公式的常數(shù)，公式的常數(shù)， 0.51.0實(shí)例實(shí)例5654262524101 . 9101001010010100)10(100)10(100)10(100wM5262524363534109 . 9)10(100)10(100)10(100)10(100)10(100)10(100zM55

18、 . 01654)15 . 0(6)15 . 0(5)15 . 0(4107 . 8101001010010100)10(100)10(100)10(100vM例設(shè)：一種高聚物有例設(shè)：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：5654107 . 3100100100101001010010100vMn可見，可見，nMvMwMzM 除了少數(shù)天然高分子如蛋白質(zhì)、除了少數(shù)天然高分子如蛋白

19、質(zhì)、DNADNA等外，等外，高分子化合物的分子量是不均一的，實(shí)際上是高分子化合物的分子量是不均一的，實(shí)際上是一系列同系物的混合物，這種性質(zhì)稱為一系列同系物的混合物，這種性質(zhì)稱為“多分多分散性散性”。因此其分子量實(shí)質(zhì)上都是指平均分子。因此其分子量實(shí)質(zhì)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(dāng)分子量完全均一時表征，當(dāng)分子量完全均一時d=1d=1，分子量分布越分子量分布越寬，寬，d d值越大。值越大。nwMMd 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(biāo)聚合物性能的重要指標(biāo)1. 1. 分子量分子量

20、橡膠一般分子量較高，為了便于成型，要預(yù)先進(jìn)行橡膠一般分子量較高，為了便于成型，要預(yù)先進(jìn)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,能耗小能耗小改善外觀改善外觀機(jī)械強(qiáng)度機(jī)械強(qiáng)度2. 分子量分布分子量分布原因原因1.5 1.5 高分子結(jié)構(gòu)的一般特點(diǎn)高分子結(jié)構(gòu)的一般特點(diǎn) 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

21、可能不均一，所以高分子的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜的。整個高不均一，所以高分子的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜的。整個高分子結(jié)構(gòu)是由四個不同層次組成，分別稱為一分子結(jié)構(gòu)是由四個不同層次組成，分別稱為一級結(jié)構(gòu)和高級結(jié)構(gòu)級結(jié)構(gòu)和高級結(jié)構(gòu)( (包括二級、三級和四級結(jié)包括二級、三級和四級結(jié)構(gòu)構(gòu)) )。 1.5.1 1.5.1 一級結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu) 高分子鏈的一級結(jié)構(gòu)指單個大分子內(nèi)與基本結(jié)構(gòu)高分子鏈的一級結(jié)構(gòu)指單個大分子內(nèi)與基本結(jié)構(gòu)單元有關(guān)的結(jié)構(gòu)。包括結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)組成、鍵接方單元有關(guān)的結(jié)構(gòu)。包括結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)組成、鍵接方式、構(gòu)型、支化和交聯(lián)以及共聚物的結(jié)構(gòu)。式、構(gòu)型、支化和交聯(lián)以及共聚物的結(jié)構(gòu)。 1 1鍵接方式鍵接方式 不對稱取代的不對稱取

22、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：CH2CHR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。 head-to-tail structurehead-to-head or tail-to-tail structure2 2構(gòu)型構(gòu)型 構(gòu)型構(gòu)型是指分子中由化學(xué)鍵所固定的原子在空間的是指分子中由化學(xué)鍵所固定的原子在空間的排列。這種排列是穩(wěn)定的

23、，要改變構(gòu)型，必須經(jīng)過化學(xué)排列。這種排列是穩(wěn)定的，要改變構(gòu)型，必須經(jīng)過化學(xué)鍵的斷裂和重組。有兩類構(gòu)型不同的異構(gòu)體，即鍵的斷裂和重組。有兩類構(gòu)型不同的異構(gòu)體，即旋光旋光異構(gòu)體異構(gòu)體和和幾何異構(gòu)體幾何異構(gòu)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(jié)構(gòu)，鍵角都成正四面體結(jié)構(gòu)，鍵角都是是1091092828。當(dāng)四個取。當(dāng)四個取代基團(tuán)或原子都不一樣即代基團(tuán)或原子都不一樣即不對稱時就產(chǎn)生旋光異構(gòu)不對稱時就產(chǎn)生旋光異構(gòu)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(gòu)）旋光異構(gòu)CHHHHCCHHHHCCHH可以看出這些分子是對稱的。如果把分子中可以看出這些

24、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。C1COOH2CH33OH4H5C1HOOC2CH33OH4H5 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(zhì)稱這種性質(zhì)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(gòu)體H2CCH2XHHXCH2H2CCC高分子也有類似的旋光異構(gòu)高分

25、子也有類似的旋光異構(gòu)D D型型L L型型小分子旋光異構(gòu)體有旋光性，即有左旋或右旋。小分子旋光異構(gòu)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(nèi)消旋或外消旋。但高分子沒有旋光性，由于發(fā)生內(nèi)消旋或外消旋。isotactic 全同立構(gòu)全同立構(gòu)atactic 無規(guī)立構(gòu)無規(guī)立構(gòu)syndiotactic 間同立構(gòu)間同立構(gòu)兩種旋光異構(gòu)單元兩種旋光異構(gòu)單元交替鍵接而成。分交替鍵接而成。分子鏈結(jié)構(gòu)規(guī)整，可子鏈結(jié)構(gòu)規(guī)整，可結(jié)晶。結(jié)晶。兩種旋光異構(gòu)單元兩種旋光異構(gòu)單元無規(guī)鍵接而成。分無規(guī)鍵接而成。分子鏈結(jié)構(gòu)不規(guī)整，子鏈結(jié)構(gòu)不規(guī)整，不能結(jié)晶。不能結(jié)晶。等規(guī)度等規(guī)度(tacticity): (tactici

26、ty): 全同或間同立構(gòu)全同或間同立構(gòu)單元所占的百分?jǐn)?shù)單元所占的百分?jǐn)?shù)高分子全部由一高分子全部由一種旋光異構(gòu)單元種旋光異構(gòu)單元鍵接而成。分子鍵接而成。分子鏈結(jié)構(gòu)規(guī)整，可鏈結(jié)構(gòu)規(guī)整，可結(jié)晶。結(jié)晶。單烯類高分子單烯類高分子 有三類不同旋光異構(gòu)體有三類不同旋光異構(gòu)體DDDDDDDDDDDD或或LLLLLLLLLLLLDLDLDLDLDLDLDLLDDLDLLDDLCH2CHRn （2 2）幾何異構(gòu)）幾何異構(gòu)CCp 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(zhuǎn)，因而當(dāng)組成雙鍵的鍵旋轉(zhuǎn)，因而當(dāng)組成雙鍵的兩個碳原子同時被兩個不同兩個碳

27、原子同時被兩個不同的原子或基團(tuán)取代時，即可的原子或基團(tuán)取代時，即可形成形成順式順式、反式反式兩種構(gòu)型，兩種構(gòu)型，它們稱作它們稱作幾何異構(gòu)體幾何異構(gòu)體。cis-順式trans-反式cis-trans-雙鍵上基團(tuán)在雙雙鍵上基團(tuán)在雙鍵一側(cè)的為順式鍵一側(cè)的為順式雙鍵上基團(tuán)在雙雙鍵上基團(tuán)在雙鍵兩側(cè)的為反式鍵兩側(cè)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(fù)周期短，易重復(fù)周期短，易結(jié)晶，沒有彈性結(jié)晶，沒有彈性重復(fù)周期長，不易結(jié)晶，重復(fù)周期長，不易結(jié)晶，順丁橡膠

28、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(gòu)體聚丁二烯有四種有規(guī)異構(gòu)體nH2CCHCHCH2CHCHCH2CHCH2CHCH2CHnn1，2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(gòu)體聚異戊二烯有六種有規(guī)異構(gòu)體CHCCH2nH2CCHCCH2CHCH2CHCH2Cnn1，2加成1，4加成順式反式全同間同無規(guī)CH33，4加成CH3

29、CH3CH2CCH2CHnCH3全同間同無規(guī)3 3分子構(gòu)造分子構(gòu)造 分子構(gòu)造指的是高分子鏈的幾何形狀。一般高分子分子構(gòu)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(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。 線形線形高分子的分子間沒有化學(xué)鍵結(jié)合，在受熱或受高分子的分子間沒有化學(xué)鍵結(jié)合，在受熱或受力時可以互相移動，因而線形高分子在適當(dāng)溶劑中力時可以互相移動，因而線形高分子在適當(dāng)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(jié)起來成為高分子的分子間通過支鏈聯(lián)結(jié)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

30、空間網(wǎng)狀大分子。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(dāng)交融，當(dāng)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(zhì)介于線形和交聯(lián)高分子之高分子的性質(zhì)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(shí)例支化與交聯(lián)影響性能實(shí)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）（高壓聚乙

31、烯） 支化破壞了分子的規(guī)整性，使其結(jié)晶度大大降低支化破壞了分子的規(guī)整性，使其結(jié)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(jié)晶，故密度、熔點(diǎn)、結(jié)晶度和硬度方線型分子，易于結(jié)晶，故密度、熔點(diǎn)、結(jié)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(yīng)。耐熱性大為提高。有形狀記憶效應(yīng)。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(diǎn)熔點(diǎn) 結(jié)晶度結(jié)晶度 用途

32、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(jié)構(gòu)共聚物的序列結(jié)構(gòu) 高分子如果只由一種單體反應(yīng)而成，稱為高分子如果只由一種單體反應(yīng)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(jié)構(gòu)的特點(diǎn)序列結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 無規(guī)、交替無規(guī)、交替 改變了結(jié)構(gòu)

33、單元的相互作用狀況，改變了結(jié)構(gòu)單元的相互作用狀況， 因此其性能與相應(yīng)的均聚物有很大差因此其性能與相應(yīng)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(jié)構(gòu)特點(diǎn)，因保留了部分原均聚物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，因而其性能與相應(yīng)的均聚物有一定聯(lián)系而其性能與相應(yīng)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，（聚四氟乙烯）是塑料，不能熔融加工，但四氟

34、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(jìn)行交替共聚，使共聚物的苯乙烯和丙烯腈進(jìn)行交替共聚，使共聚物的沖擊，耐熱，耐化學(xué)腐蝕都有提高，可作耐油的沖擊，耐熱，耐化學(xué)腐蝕都有提高，可作耐油的機(jī)械零件。機(jī)械零件。例例2 2：丁二烯和丙烯進(jìn)行交替共聚，可以得到丁丙：丁二烯和丙烯進(jìn)行交替共聚，可以得到丁丙

35、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 ABBBBBBBBBBBBBp 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(jié)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(jié)合?？梢远”较鹉z為主鏈，將苯乙烯和丙烯腈接在支鏈上；也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；

36、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(xué)腐蝕耐化學(xué)腐蝕, , 高高拉伸強(qiáng)度和硬度拉伸強(qiáng)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CH2CHCH2CNCHCHCH2CH2CH嵌段共聚嵌段共聚 CCCCCCCCCCCCCCCCCC 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

37、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(jié)構(gòu)，橡膠相具有兩相結(jié)構(gòu)，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(zhuǎn)變溫度高于室溫，分子兩端的玻璃化轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變溫度低于室溫，仍具有的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低于室溫，仍具有彈性

38、，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，被認(rèn)為橡要硫化的橡膠，被認(rèn)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(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu) 二級結(jié)構(gòu)指的是若干鏈節(jié)組成的一段鏈或整二級結(jié)構(gòu)指的是若干鏈節(jié)組

39、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(nèi)旋轉(zhuǎn)根分子鏈的排列形狀。高分子鏈由于單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)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(gòu)象構(gòu)象( (或內(nèi)或內(nèi)旋轉(zhuǎn)異構(gòu)體旋轉(zhuǎn)異構(gòu)體) )，屬二級結(jié)構(gòu)。構(gòu)象與構(gòu)型的根本，屬二級結(jié)構(gòu)。構(gòu)象與構(gòu)型的根本區(qū)別在于，構(gòu)象通過單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)可以改變，而構(gòu)區(qū)別在于，構(gòu)象通過單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)可以改變，而構(gòu)型無法通過內(nèi)旋轉(zhuǎn)改變。型無法通過內(nèi)旋轉(zhuǎn)改變。 高分子鏈有高分子鏈有五種五種基本基本構(gòu)象構(gòu)象。無規(guī)線團(tuán)是線形高。無規(guī)線團(tuán)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(tuán)無規(guī)線團(tuán)”。1.5.3 1.5.3 三級結(jié)構(gòu)和四級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)和四級結(jié)構(gòu) 三級結(jié)構(gòu)指在單個大分子二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，許多三級結(jié)構(gòu)指在單個大分子二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，許多這樣的大分子聚集在一起而成的結(jié)構(gòu)，也叫聚集態(tài)結(jié)構(gòu)或這樣的大分子聚集在一起而成的結(jié)構(gòu)，也叫聚集態(tài)結(jié)構(gòu)或超分子結(jié)構(gòu)。三級結(jié)構(gòu)包括結(jié)晶結(jié)構(gòu)、非晶結(jié)構(gòu)、液晶結(jié)超分子結(jié)構(gòu)。三級結(jié)構(gòu)包括結(jié)晶結(jié)構(gòu)、非晶結(jié)構(gòu)、液晶結(jié)構(gòu)和取向結(jié)構(gòu)等。構(gòu)和取向結(jié)構(gòu)等。在結(jié)晶中仍然存在非晶區(qū)在結(jié)晶中仍然存在非晶區(qū)晶區(qū)晶區(qū)非晶區(qū)非晶區(qū)聚乙烯單晶聚乙烯單晶聚乙烯球晶聚