常州工程職院高分子物理課件02高分子鏈的結(jié)構(gòu)

1、項(xiàng)目2 高分子鏈的結(jié)構(gòu)2-1高分子鏈的化學(xué)結(jié)構(gòu)與構(gòu)型一般高聚物的結(jié)構(gòu)層次鏈節(jié)的化學(xué)組成鏈節(jié)連接方式伸直鏈無(wú)規(guī)線團(tuán)折疊鏈螺旋鏈無(wú)規(guī)線團(tuán)圓球通心粉體纓狀膠束折疊鏈高分子晶體螺旋絞鏈其他一次結(jié)構(gòu)（高分子的鏈結(jié)構(gòu)）二次結(jié)構(gòu)（高分子鏈的形態(tài)）三次結(jié)構(gòu)（聚集態(tài)結(jié)構(gòu)）二次結(jié)構(gòu)（高分子鏈的形態(tài)）2-1高分子鏈的化學(xué)結(jié)構(gòu)與構(gòu)型高聚物聚集態(tài)結(jié)構(gòu)（根據(jù)分子排列情況不同分類）單晶折疊鏈片晶球晶其他無(wú)規(guī)線團(tuán)鏈結(jié)鏈球取向態(tài)結(jié)構(gòu)織態(tài)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)與性能構(gòu)不同，性能不同。不同的合成方法與不同的成型加工方法，其產(chǎn)物結(jié)構(gòu)不同。晶態(tài)結(jié)構(gòu)非晶態(tài)結(jié)構(gòu)其他結(jié)構(gòu)材料性能合成方法成型加工方法結(jié)構(gòu)2-1高分子鏈的化學(xué)結(jié)構(gòu)與構(gòu)型無(wú)規(guī)線團(tuán)伸直鏈折疊鏈螺

2、旋鏈折疊鏈高分子晶體無(wú)規(guī)線團(tuán)圓球通心粉狀纓狀膠束螺旋絞鏈2-1高分子鏈的化學(xué)結(jié)構(gòu)與構(gòu)型一、高分子鏈的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)化學(xué)組成碳鏈高分子：PE、PP、PVC、PVAC、PS、PMMA、PVDC、PVA、PAN等雜鏈高分子：POM、PEOX、PPOX、PPO、PET、EP、PC、PA-6、PA-66、PSR等元素有機(jī)高分子：聚硅氧烷、聚鈦氧烷等無(wú)機(jī)高分子：聚二氧化硅、聚二氟磷氮等二、高分子鏈的連接方式均聚物重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的連接方式 頭頭（少量） 頭尾（居多） 尾尾（少量）雙組分共聚物單體鏈節(jié)的連接方式 無(wú)規(guī)連接（無(wú)規(guī)共聚物） 交替連接（交替共聚物） 嵌段連接（交替共聚物） 分叉連接（接枝共聚物）三、高

3、分子鏈的幾何形狀2-1高分子鏈的化學(xué)結(jié)構(gòu)與構(gòu)型 線型梳型支鏈型蓖型高分子鏈的幾何形狀網(wǎng)型星型梯型體型線型支鏈型星型梳型蓖型網(wǎng)型梯型體型2-1高分子鏈的化學(xué)結(jié)構(gòu)與構(gòu)型四、高分子的立體異構(gòu)旋光異構(gòu)（左旋L、右旋D）CRHCHHCRHCHHCRHCHHCRHCHHCHHCRHCHRCHHCRHCHHCRHCHHCHRCHHCHHCRHCRHCHHCRHCHHCHRCHHCRHCHHCHHCRH全國(guó)立構(gòu)體間國(guó)立構(gòu)體無(wú)規(guī)立構(gòu)體2-1高分子鏈的化學(xué)結(jié)構(gòu)與構(gòu)型幾何異構(gòu)（順式、反式）CHHCHHCHHCHHCHHHHHHHCCCCCHHCCHCCCHHCHHCHHCCCHHCCCHHCHHHHHHHH順式-1

4、，4-聚丁二烯反式-1，4-聚丁二烯項(xiàng)目2 課件二構(gòu)象與柔性2-2高分子鏈的構(gòu)象與柔性柔性是指大分子鏈有改變分子鏈形態(tài)的能力。原于鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)。一、高分子鏈的內(nèi)旋轉(zhuǎn)分子鏈的內(nèi)旋轉(zhuǎn)以小分子二氯乙烷的內(nèi)旋轉(zhuǎn)為例。氯原子碳原子2-2高分子鏈的構(gòu)象與柔性旋轉(zhuǎn)圖每逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)60o的構(gòu)象分解旋轉(zhuǎn)過(guò)程中構(gòu)象不斷變化，位能（U）也不斷變化。旋轉(zhuǎn)的難易取決于旋轉(zhuǎn)位能的的高低，位能越低越容易旋轉(zhuǎn)。分子結(jié)構(gòu)不同，位能不同，一般電負(fù)性大、取代基多或大，位能越大。高分子鏈的內(nèi)旋轉(zhuǎn)本質(zhì)與小分子一般，只是鍵多，內(nèi)旋轉(zhuǎn)復(fù)雜，構(gòu)象多。反式旁式重式順式重式旁式反式60o60o60o60o60o60o0o60o120o180o240

5、o300o360oU旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的位能變化CCCC高分子鏈的內(nèi)旋轉(zhuǎn)2-2高分子鏈的構(gòu)象與柔性 高分子鏈中無(wú)數(shù)鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)的結(jié)果：宏觀上使高分子鏈具有柔軟性，容易卷曲而形成無(wú)規(guī)線團(tuán)。 絕對(duì)柔性鏈（無(wú)取代基、位能差很小、 角任意、旋轉(zhuǎn)自由；運(yùn)動(dòng)單元為鏈節(jié)）高分子鏈實(shí)際高分子鏈（受取代基大小、極性及非鍵合原子等影響，旋轉(zhuǎn)有一定阻力，呈一定的柔性和卷曲；運(yùn)動(dòng)單元為鏈段） 絕對(duì)剛性鏈 （角一定、整個(gè)鏈為鋸齒狀、不能旋轉(zhuǎn)，無(wú)柔性；運(yùn)動(dòng)單 元為整個(gè)高分子鏈）鏈段與柔性鏈段的意義由于分子內(nèi)旋受阻而在高分子鏈中能夠自由旋轉(zhuǎn)的單元長(zhǎng)度。是描述柔性的尺度。鏈段與柔性的關(guān)系同一高聚物，高溫下，鏈段短（鏈段中的鏈節(jié)數(shù)量少），

6、則柔性大；低溫下，鏈段長(zhǎng)（鏈段中的鏈節(jié)數(shù)量少），則柔性差。（生活中塑料冬天硬夏天軟之原因）不同高聚物，同一溫度下，鏈段越短，柔性越大；反之，剛性越大。實(shí)例：聚異丁烯（鏈段：2025個(gè)鏈節(jié)）柔性聚氯乙烯（鏈段：75125個(gè)鏈節(jié)）2-2高分子鏈的構(gòu)象與柔性二、影響高分子鏈柔性的主要因素鏈段長(zhǎng)短取決于高分子鏈的結(jié)構(gòu)和外界條件。主鏈結(jié)構(gòu)的影響（鍵長(zhǎng)、鏈角、單鍵、雙鍵、共軛、苯環(huán)）單鍵結(jié)構(gòu)對(duì)高分子鏈柔性的影響（鍵長(zhǎng)、鍵角） 大大小大 小小大小 鍵長(zhǎng) 鍵角 內(nèi)阻 柔性主鏈帶有苯環(huán)對(duì)高分子鏈柔性的影響由于環(huán)體本身不能旋轉(zhuǎn)，所以柔性下降，剛性增加，如聚碳酸酯、聚砜、聚苯醚等。 主鏈帶有雙鍵對(duì)高分子鏈柔性的影響

7、非共軛的獨(dú)立雙鍵雖然雙鍵本身不能旋轉(zhuǎn)，但由于它使非鍵合原子間距離加大，減少旋轉(zhuǎn)阻力，使內(nèi)旋轉(zhuǎn)更容易，所以柔性大。如聚1,3-丁二烯等柔性好于聚乙烯。CH2CHCHCH2CHCHCH2OSiSiOOOCCOOOCCOO2-2高分子鏈的構(gòu)象與柔性 共軛雙鍵由于分子鏈整個(gè)形成共軛體系，造成旋轉(zhuǎn)困難，故只有剛性而無(wú)柔性。如聚乙炔CHCHCHCHCHCHCHCH聚苯常見(jiàn)高分子主鏈的柔性規(guī)律OSNCCC非共軛CCCOCH2COCNHNHCNH 取代基的影響（性質(zhì)、體積、數(shù)量、位置）取代基的性質(zhì)對(duì)高分子鏈柔性的影響（極性）規(guī)律：極性，作用力，位能，內(nèi)旋轉(zhuǎn)，柔性。實(shí)例：取代基極性分子間力柔性剛性系數(shù)Tg(K)

8、 PEH 小 小 大 1.63 160 PVC Cl 3.32 355 PAN CN 大 大 小 2.37 369OOOO2-2高分子鏈的構(gòu)象與柔性取代基數(shù)量對(duì)高分子鏈柔性的影響規(guī)律：數(shù)量，距離，作用力，空間阻力，內(nèi)旋轉(zhuǎn)，柔性。實(shí)例：聚氯丁二烯的柔性聚氯乙烯的柔性 CH2CHCCH2CH2CH取代基體積對(duì)高分子鏈柔性的影響規(guī)律：體積，空間阻力，位能，內(nèi)旋轉(zhuǎn)，柔性。實(shí)例：聚苯乙烯的柔性小，剛性大。取代基為脂肪烴對(duì)高分子鏈柔性的影響規(guī)律：脂肪烴鏈越長(zhǎng)，大分子間距離越大，作用力小，內(nèi)旋轉(zhuǎn)容易，柔性越大。實(shí)例：聚丙烯酸酯類取代基中的R距離作用力內(nèi)旋轉(zhuǎn)柔性Tg(K) CH3 小 大 小 小 282 CH

9、2CH3 CH2CH2CH3 CH2CH2CH2CH3 大 小 大 大 取代基位置對(duì)高分子鏈柔性的影響規(guī)律：同一原子上帶有兩相同取代基，則對(duì)稱性好，內(nèi)旋轉(zhuǎn)容易，柔性大；同一原子上帶有兩個(gè)不相同取代基，則對(duì)稱性不好，內(nèi)旋轉(zhuǎn)難，柔性差。ClClCH2CHCOORn2-2高分子鏈的構(gòu)象與柔性實(shí)例：PVDC的柔性PVC的柔性交聯(lián)對(duì)高分子柔性的影響規(guī)律：交聯(lián)度低時(shí)，交聯(lián)點(diǎn)間的距離大于鏈段長(zhǎng)度，則保持柔性；交聯(lián)度高，交聯(lián)點(diǎn)間距離小于鏈段長(zhǎng)度，則失去柔性。實(shí)例：橡膠硫化時(shí)，當(dāng)交聯(lián)度達(dá)到30%時(shí)，因不能旋轉(zhuǎn)而變成硬橡膠。 外界因素對(duì)高分子鏈柔性的影響（溫度、增塑劑）溫度規(guī)律：溫度高柔性大，溫度低柔性差。實(shí)例：

10、塑料制品、橡膠制品等冬天硬、夏天軟。增塑劑規(guī)律：增塑劑量越大，柔性越大，甚至失去強(qiáng)度。實(shí)例：PVC革制品三、高分子鏈柔性的量度用均方末端距、單位相對(duì)分子質(zhì)量的均方末端距、鏈段長(zhǎng)度等表示。2-3高分子鏈的熱運(yùn)動(dòng)同于小分子的熱運(yùn)動(dòng)（共性）振動(dòng)化學(xué)鍵、原子、原子團(tuán)等的在平衡位置附近的振動(dòng)、搖擺、顫動(dòng)等。轉(zhuǎn)動(dòng)化學(xué)鍵、原子、原子團(tuán)等的在平衡位置附近的轉(zhuǎn)動(dòng)。位移化學(xué)鍵、原子、原子團(tuán)等離開(kāi)原平衡位置。高分子鏈的熱運(yùn)動(dòng)（個(gè)性）C8曲柄運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：需要能量低，鍵長(zhǎng)、鍵角不變。影響高分子材料的低溫性能。123456781090282-3高分子鏈的熱運(yùn)動(dòng)鏈段運(yùn)動(dòng)分子鏈中間部分鏈段內(nèi)旋轉(zhuǎn)分子鏈近鏈端部分鏈段內(nèi)旋轉(zhuǎn)分子鏈

11、側(cè)鏈部分鏈段內(nèi)旋轉(zhuǎn)2-3高分子鏈的熱運(yùn)動(dòng)整個(gè)分子鏈的運(yùn)動(dòng)（重心發(fā)生位移）條件：存在分子間或內(nèi)的干擾和糾纏時(shí)，不能實(shí)現(xiàn)整個(gè)分子鏈的運(yùn)動(dòng)；在溶液和熔融狀態(tài)下，通過(guò)鏈段一方向的運(yùn)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)分子鏈的運(yùn)動(dòng)。存在干擾、糾纏時(shí)的整個(gè)分子鏈運(yùn)動(dòng)干擾點(diǎn)糾纏點(diǎn)溶液及熔融狀態(tài)下的整個(gè)分子鏈運(yùn)動(dòng)六種塑料管材制品材料的分析、選擇、改性 項(xiàng)目2 項(xiàng)目2的六組任務(wù)第一組：選擇輸送煤氣用管道的高分子材料；第二組：選擇目前能用于輸送固體粉料的、最耐磨的管道的高分子材料；第三組：選擇透光率80%的管道生產(chǎn)所用高分子材料；第四組：請(qǐng)為不能隨意彎曲的硬管道生產(chǎn)選擇合適的高分子材料； 第五組：請(qǐng)為管壁薄、剛性好，可隨意彎曲不反彈，

12、成本低的纏繞管道的 生產(chǎn)選擇合適的高分子材料； 第六組：請(qǐng)為衛(wèi)生級(jí)的上下水管道的生產(chǎn)選擇合適的高分子材料。項(xiàng)目2的完成過(guò)程項(xiàng)目前期準(zhǔn)備項(xiàng)目運(yùn)行情境項(xiàng)目運(yùn)行一項(xiàng)目運(yùn)行二項(xiàng)目運(yùn)行三新項(xiàng)目布置課程改革整體方案單元2教學(xué)方案素1、素2、素3、素4課件1、課件2 總體項(xiàng)目協(xié)議書(shū)子項(xiàng)目考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)子項(xiàng)目完成報(bào)告樣本總項(xiàng)目運(yùn)行情境描述復(fù)合材料0611集團(tuán)機(jī)構(gòu)子項(xiàng)目各成員準(zhǔn)備的資料、個(gè)人的預(yù)報(bào)告內(nèi)容及其他供討論材料。發(fā)言代表匯總材料。提交上一項(xiàng)目完成報(bào)告項(xiàng)目委托方代表評(píng)價(jià)時(shí)所做的記錄及補(bǔ)充意見(jiàn)項(xiàng)目互查意見(jiàn)；項(xiàng)目引深部分的記錄；能力、知識(shí)等總結(jié)記錄對(duì)新項(xiàng)目所提出的要求及注意事項(xiàng)等的記錄巡視檢查時(shí)的各種記錄子項(xiàng)目匯報(bào)結(jié)果記錄子項(xiàng)目結(jié)果評(píng)價(jià)記錄項(xiàng)目2參考性結(jié)論項(xiàng)目互相檢查意見(jiàn)項(xiàng)目引深部分案例項(xiàng)目總結(jié)的能力、知識(shí)項(xiàng)目2課件及圖片展示項(xiàng)目2內(nèi)容及要求展示項(xiàng)目2運(yùn)行三的總結(jié)部分圖片：PE管材PVC管材項(xiàng)目2運(yùn)行三的總結(jié)部分PVC管材項(xiàng)目2運(yùn)行三的總結(jié)部分PVC管材項(xiàng)目2運(yùn)行三的總結(jié)部分電氣用各種管材項(xiàng)目2運(yùn)行三的總結(jié)部分PS管材項(xiàng)目2運(yùn)行三的總結(jié)部分ABS管材 PP管材PC管材項(xiàng)目2運(yùn)行三的總結(jié)部分橡膠管材P