聚合物的結(jié)構(gòu)與性能演示文稿

聚合物的結(jié)構(gòu)與性能演示文稿目前一頁\總數(shù)三十八頁\編于八點（優(yōu)選）聚合物的結(jié)構(gòu)與性能目前二頁\總數(shù)三十八頁\編于八點橡膠塑料纖維目前三頁\總數(shù)三十八頁\編于八點工業(yè)民用航天目前四頁\總數(shù)三十八頁\編于八點豐富多彩的高分子世界？高分子結(jié)構(gòu)的多樣性？微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能目前五頁\總數(shù)三十八頁\編于八點§3-1.高分子化合物的結(jié)構(gòu)目前六頁\總數(shù)三十八頁\編于八點單根鏈聚合物是由許多高分子鏈聚集而成，其結(jié)構(gòu)分兩方面:（1）單個高分子鏈的結(jié)構(gòu)（決定本體性能）（2）許多高分子鏈堆砌在一起--聚集態(tài)（決定實際性能）結(jié)構(gòu)單元長鏈分子許多鏈堆砌目前七頁\總數(shù)三十八頁\編于八點ChainstructureConformationandmolecularweightCrystallinestate,amorphousstate,orientatingstate,liquid-crystallinestateStructureofaggregationstateConfiguration結(jié)構(gòu)單元的化學組成、連接順序、立體構(gòu)型，以及支化、交聯(lián)等近程結(jié)構(gòu)（一級結(jié)構(gòu)）遠程結(jié)構(gòu)（二級結(jié)構(gòu)）高分子鏈的形態(tài)（構(gòu)象）以及高分子的大?。ǚ肿恿浚╂溄Y(jié)構(gòu)聚集態(tài)結(jié)構(gòu)（三級結(jié)構(gòu)）晶態(tài)、非晶態(tài)、取向態(tài)、液晶態(tài)及織態(tài)等聚合物的結(jié)構(gòu)目前八頁\總數(shù)三十八頁\編于八點高分子鏈結(jié)構(gòu)的特點

●既簡單又復雜；

●長而柔；

●分子量大而不均勻一、（單根）高分子鏈的結(jié)構(gòu)目前九頁\總數(shù)三十八頁\編于八點主鏈支鏈端基側(cè)基結(jié)構(gòu)術(shù)語1）.化學組成1.一級結(jié)構(gòu)目前十頁\總數(shù)三十八頁\編于八點CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2聚乙烯(A)碳鏈高分子主鏈特點：不溶于水，可塑性（可加工性）好但耐熱性差。主鏈全部由碳原子組成PE,PP,PVC,PMMA，PTFE等目前十一頁\總數(shù)三十八頁\編于八點CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2尼龍(B)雜鏈高分子（除C以外，還含N，O，S）NH＝COC＝ONHPET,PPO,PSV,POM,PPS，等都有極性，易水解、醇解；耐熱性比較好，強度高常用作工程塑料。目前十二頁\總數(shù)三十八頁\編于八點SiOOOOOOSiSiSiSiSiCH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3聚二甲基硅氧烷(C)元素高分子（主鏈不含C）具有無機物的熱穩(wěn)定性和有機物的彈塑性，強度較低。目前十三頁\總數(shù)三十八頁\編于八點不影響力學性能，但影響熱穩(wěn)定性，化學穩(wěn)定性非反應(yīng)性：－CH3、－OCH3，如聚甲醛受熱降解從端羥基開始，必須進行酯化或醚化以封端。端基(endgroup)HO-CH2-O-CH2-O-CH2-O-CH2-O-CH2-OH酯化CH3O-CH2-O-CH2-O-CH2-O-CH2-O-CH2-OCH3目前十四頁\總數(shù)三十八頁\編于八點反應(yīng)性：－OH、－COOH、－NH2，可進一步反應(yīng)合成復雜結(jié)構(gòu)可用來測分子量HO-CH2-CH=CH-CH2--CH2-CH=CH-CH2-OH目前十五頁\總數(shù)三十八頁\編于八點側(cè)基(sidegroup)由單體帶入的與主鏈相接的基團例：－(CH2－CH)－聚苯乙烯中的苯環(huán)聚甲基丙烯酸酯中的甲基和酯基－(CH2－C)－CH3OCH3(C4H9)C=O｜｜｜體積、極性會影響聚合物的熱性能和力學性能目前十六頁\總數(shù)三十八頁\編于八點由聚合生成：結(jié)構(gòu)與主鏈相同與側(cè)基的區(qū)分:側(cè)基化學結(jié)構(gòu)與主鏈不同支鏈branch會影響聚合物的規(guī)整性，從而影響熱性能和力學性能目前十七頁\總數(shù)三十八頁\編于八點構(gòu)型（configuration）是指分子中由化學鍵所固定的原子在空間的排列，改變構(gòu)型必須經(jīng)過化學鍵的斷裂和重組。2)構(gòu)型高聚物不同的異構(gòu)體旋光異構(gòu)幾何異構(gòu)鍵接異構(gòu)影響鏈的立構(gòu)規(guī)整性分子鏈排列目前十八頁\總數(shù)三十八頁\編于八點Head-to-tailHead-to-headTail-to-tailA.鍵接異構(gòu)目前十九頁\總數(shù)三十八頁\編于八點CH2CH2C＝CCH2CH2CH2C＝CCH2CH2CH2C＝CCH2C＝CCH2CCCH2CCCH2CH2CCCH2CH2CCCH2CH2CC反式順式B.幾何異構(gòu)(順反異構(gòu))重復周期：0.48?重復周期：0.816?目前二十頁\總數(shù)三十八頁\編于八點C.旋光異構(gòu)因內(nèi)、外消旋作用，所以大部分無旋光性;但有些生物高分子具有旋光性對應(yīng)用做材料的高分子來說，關(guān)心的不是具體構(gòu)型(左旋或右旋)，而是構(gòu)型在分子鏈中的異同，即全同(等規(guī))、間同或無規(guī)。目前二十一頁\總數(shù)三十八頁\編于八點Isotactic全同立構(gòu)Atactic

無規(guī)立構(gòu)Syndiotactic間同立構(gòu)結(jié)構(gòu)規(guī)整較規(guī)整不規(guī)整等規(guī)度(tacticity):全同或間同立構(gòu)單元所占的百分數(shù)目前二十二頁\總數(shù)三十八頁\編于八點主鏈化學元素不同，性能、應(yīng)用不同PEPA66Tg-68°C47°C拉伸強度22～39MPa75～85MPa目前二十三頁\總數(shù)三十八頁\編于八點氟原子吸引電子和束縛電子云的能力最強而且氟原子的原子半徑小、電子云密度大、電子云流動性小，難極化，與碳原子形成的C-F鍵的鍵能比C-H鍵大，C-F鍵穩(wěn)定，不易被破壞。有機氟高分子特有的“α—氟代效應(yīng)”，使與C-F鍵相鄰的化學建均得到加強；同時，氟原子的電子云對高分子主鏈（碳鏈）有強的屏蔽作用，這種強屏蔽作用對有機氟高分子（如，聚四氟乙烯等）主鏈起到了保護作用，這種特殊的高分子結(jié)構(gòu)可賦予有機氟高分子及其制品諸多優(yōu)異性能。主鏈鍵接原子不同，性能亦不同PTFE：－CF2－CF2－目前二十四頁\總數(shù)三十八頁\編于八點有機氟高分子的化學特性：最好的化學穩(wěn)定性：高抗紫外線性、高耐候性、高耐化學性、高耐老化性特異的表面性能—表面能最低：拒水性好、拒油性好、耐沾污性好理想的生物穩(wěn)定性和生物相容性：優(yōu)異的光學性能：可有低折射率、高透明性優(yōu)異的電學性能：低介電常數(shù)、高絕緣性

有機氟高分子材料被譽為“有機材料之王”。目前二十五頁\總數(shù)三十八頁\編于八點PP,Tg=-10°CPS,Tg=100°CPVC,Tg=87°CCl主鏈相同,側(cè)基不同時，性質(zhì)也會不同目前二十六頁\總數(shù)三十八頁\編于八點

線形高分子linear長支鏈無規(guī)支化短支鏈支化高分子

branched星形有規(guī)支化梳形交聯(lián)高分子crosslinked3)分子構(gòu)造目前二十七頁\總數(shù)三十八頁\編于八點梯形聚合物(ladderpolymer)片型聚合物(sheetpolymer)其它：目前二十八頁\總數(shù)三十八頁\編于八點樹枝狀聚合物(Dendrimer)超枝化聚合物(hyperbranchedpolymer)目前二十九頁\總數(shù)三十八頁\編于八點線型分子：分子間無化學鍵結(jié)合,可溶，可熔，易于加工，可重復應(yīng)用，一些合成纖維，“熱塑性”塑料（PVC，PS等屬此類）長支化分子：分子間雖無化學鍵結(jié)合,，但分子間纏結(jié)嚴重，一般也可溶(慢、難），但結(jié)晶度、密度、強度均比線型差網(wǎng)狀分子：不溶，不熔，耐熱，耐溶劑等性能好，但加工只能在形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)之前，一旦交聯(lián)為網(wǎng)狀，便無法再加工，“熱固性”塑料（酚醛、脲醛屬此類）

規(guī)整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如全梯型吡隆、碳纖維高強、耐高溫構(gòu)造不同,性能亦不同目前三十頁\總數(shù)三十八頁\編于八點高密度聚乙烯(HDPE)highdensityPE低密度聚乙烯(LDPE)lowdensityPE線性低密度聚乙烯(LLDPE)(乙烯+丁烯-1共聚)以PE為例:交聯(lián)聚乙烯crosslinkedPE目前三十一頁\總數(shù)三十八頁\編于八點LDPE（自由基聚合）支鏈多，密度小（），較柔軟。用于制食品袋、農(nóng)用薄膜、層壓紙等等HDPE（配位聚合，Zigler催化劑）幾乎無支鏈的線形PE，所以密度大（），硬，規(guī)整性好，結(jié)晶度高，強度、剛性、熔點均高?？捎米鞴こ趟芰喜考K纜、注塑成型或中空成型制品（管材、大型貯槽）等等LLDPE（配位聚合）密度，既有LDPE的性能又有HDPE的優(yōu)點，廣泛代替使用。抗張、抗撕裂強度較LDPE好?？捎糜诒∧ぁ㈦娎|保護層交聯(lián)PE(輻射交聯(lián))

軟化點和強度均大大提高，大多用于電氣接頭，電纜的絕緣套管等目前三十二頁\總數(shù)三十八頁\編于八點例2:橡膠硫化未硫化:分子間容易滑動,受力后不能恢復原狀硫化后:不易滑動,有可逆的彈性形變注意:交聯(lián)度不同,性能也不相同.目前三十三頁\總數(shù)三十八頁\編于八點支化與交聯(lián)的性能差異:支化的高分子可以溶解;交聯(lián)的高分子不溶解,在交聯(lián)度不大的情況下溶脹,不熔融熱固性塑料和硫化橡膠都是交聯(lián)高分子交聯(lián)的作用:1.使分子在使用時制止分子間的流動,即提高強度

2.提高耐熱性3.提高抗溶劑性,即不容易溶解于有機溶劑目前三十四頁\總數(shù)三十八頁\編于八點1)高分子鏈的構(gòu)象(Conformation)2.二級結(jié)構(gòu)由于圍繞單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的分子在空間的不同排列構(gòu)象是由分子內(nèi)熱運動引起的物理現(xiàn)象，是不斷改變的，具有統(tǒng)計性質(zhì)。因此講高分子鏈取某種構(gòu)象是指的是它取這種構(gòu)象的幾率最大。FullextendedchainRandomcoilsFoldedchainhelical高分子鏈在分子內(nèi)旋轉(zhuǎn)作用下可采取各種可能的形態(tài)-不同的構(gòu)象：目前三十五頁\總數(shù)三十八頁\編于八點

高分子鏈的單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)使大分子鏈會卷曲成各種不同形狀，對外力有很大的適應(yīng)性，這種特性稱為大分子鏈的柔順性。對高聚物的彈性和塑性等有重要影響。柔順性與單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)的難易程度有關(guān)。2）高分子鏈的柔順性目前三十六頁\總數(shù)三十八頁\編于八點高分子鏈的內(nèi)旋轉(zhuǎn)主要受其分子結(jié)構(gòu)的制約，因而分子鏈的柔順性與其分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。主鏈結(jié)構(gòu)的影響：CCCNCOO、N原子周圍的原子比C原子少，內(nèi)旋轉(zhuǎn)的位阻小；而Si-O-Si的鍵角也大于C-C-C鍵，因而其內(nèi)旋轉(zhuǎn)位阻更小，即使在低溫下也具有良好的柔順性。目前三十七頁\總數(shù)三十八頁\編于八點

當主鏈中含非共軛雙鍵時，雖然雙鍵本身不會內(nèi)旋轉(zhuǎn)，但卻使相鄰單鍵的非鍵合原子間距增大，從而使內(nèi)旋轉(zhuǎn)較容易，柔順性好。---CH2?CH2?CH2------CH2?CH=CH?CH2---

Polyet