高分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系

相對(duì)分子量超過(guò)10000的化合物稱(chēng)之為高分子，又稱(chēng)高聚物或聚合物。同樣的單體即化學(xué)組成完全相同，由于合成工藝不同，生成的聚合物結(jié)構(gòu)即鏈結(jié)構(gòu)或取代基空間取向不同，其性能也不同。（—）聚乙烯性能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系1、高壓聚乙烯（低密度聚乙烯）——LDPELDPE是在微量氧的存在下，通過(guò)高溫（200°C）高壓（1000大氣壓）聚合而成。支鏈比較多，比較長(zhǎng)，鏈與鏈之間距離較大，密度小。2、低壓聚乙烯（高密度聚乙烯）——HDPEHDPE支鏈很少，而且很短，分子量較大，分子鏈之間靠的比較近，密度大。3、線性低密度聚乙烯——LLDPELLDPE合成所用的單體除乙烯外，還有小部分a-烯烴。雖然它有許多支鏈,但是支鏈的長(zhǎng)度僅僅是a—烯烴聚合后余下的部分，分子鏈之間距離較LDPE小,密度比LLDPE大，但比HDPE小。盡管三種PE只是在鏈結(jié)構(gòu)上有所差異，卻直接影響到分子鏈間的距離，進(jìn)而影響到材料密度，即材料的密度主要由鏈結(jié)構(gòu)所決定。而密度又直接影響材料性能，所以鏈結(jié)構(gòu)不同性能自然也就不同。4、茂金屬聚乙烯mPEmPE與普通乙烯丙烯共聚物最大的區(qū)別是：由于金屬茂催化劑的強(qiáng)定向作用，使分子鏈中的丙烯單體上的甲基呈有序排列，而且分子量分布窄。正由于mPE上述結(jié)構(gòu)特征，使mPE具有如下優(yōu)異特性：（1）韌性好、剛性大、透明性和清潔度比普通PE都好；（2）熔體強(qiáng)度大，不易發(fā)生破裂。（3）熔體粘度大，熱穩(wěn)定性好。（4）低溫?zé)岱庑院?，是至今低溫?zé)岱庑阅茏詈玫臉?shù)脂，可廣泛應(yīng)用于食品包裝。（二）聚丙烯性能與結(jié)構(gòu)關(guān)系1、PP均聚物：PP均聚物與PE相比PP最大區(qū)別是C鏈上含有甲基，甲基的存在使分子鏈間距增大，密度減小，PP在所有樹(shù)脂密度最小。根據(jù)PP碳鏈上的甲基在空間取向不同，可分等規(guī)PP、間規(guī)PP和無(wú)規(guī)PP三種。等規(guī)PP和間規(guī)PP碳鏈上的甲基在空間取向是規(guī)整有序的，而無(wú)規(guī)PP碳鏈上的甲基在空間取向無(wú)規(guī)律性，隨意排布。也正由于這個(gè)結(jié)構(gòu)上的微少差異，使其性能差別很大，等規(guī)PP和間規(guī)PP具有很好的力學(xué)性能，而無(wú)規(guī)PP呈蠟狀物，基本上無(wú)力學(xué)性能。從上述討論，可以看出，PP的幾乎所有性能都與甲基和甲基的空間排布方式有關(guān)，PP與PE性能上的差異完全由甲基的存在決定。2、PP共聚物（1）乙一丙橡膠PP共聚物的性能與組成結(jié)構(gòu)具有密切關(guān)系，當(dāng)丙烯含量為40?70%時(shí)，則完全成為一種無(wú)定形的橡膠狀彈性體，稱(chēng)之為乙一丙橡膠。主要用作其它樹(shù)脂改性劑，可提高材料的韌性和抗沖擊強(qiáng)度。（2）PP無(wú)規(guī)共聚物：PP無(wú)規(guī)共聚物中，乙烯含量一般不超過(guò)20%。所謂無(wú)規(guī)是指乙烯單體在無(wú)規(guī)共聚物分子鏈中呈無(wú)規(guī)則排列，乙烯可起到阻止共聚物結(jié)晶作用，使結(jié)晶度降低,玻璃化溫度降低，但透明性、柔軟性和光澤度提高。PP嵌段共聚物PP嵌段共聚物的分子鏈中乙烯和丙烯組分呈嵌段式排布。與PP無(wú)規(guī)共聚物相比，軟化溫度降低很小，而脆化溫度卻提高很大。PP嵌段共聚物與PP等規(guī)均聚物相比，在剛性基本保持不變的情況下，耐低溫性、韌性和抗沖擊性卻得到較大提高。PP嵌段共聚物與HDPE相比，耐熱性、抗應(yīng)力開(kāi)裂性、抗儒變性和表面硬度都獲得提高，而收縮率降低。三、苯乙烯系列聚合物性能與組成關(guān)系：1、通用級(jí)聚苯乙烯——PSPS是苯乙烯的均聚物，PS質(zhì)輕堅(jiān)硬，無(wú)色、透明，具有教好剛性、透明性和表面光澤性，沖擊強(qiáng)度小，耐磨性差，熱容低，流動(dòng)性好，易加工成型。2、抗沖擊聚苯乙烯——HIPSHIPS是苯乙烯與丁二烯的共聚物，PS性能上最大缺陷是性脆、韌性小，抗沖擊性差。為了克服它的不足，在合成過(guò)程中加入6—8%的聚丁二烯橡膠，可以明顯改善PS的韌性。3、丙烯腈一丁二烯一苯乙烯共聚物ABSABS是一種三組分組成的聚合物：聚苯乙烯具有較好的光澤性、透明性和加工性，聚丁二烯為橡膠彈性體，具有良好韌性和抗沖擊性，聚丙烯腈具有高度化學(xué)穩(wěn)定性、耐油性和表面硬度，三者結(jié)合為一體，可充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，成為一種綜合性能優(yōu)異的高分子材料。ABS樹(shù)脂為無(wú)定形聚合物，耐熱性好，具有極好的低溫抗沖擊性能、尺寸穩(wěn)定性。由于分子中含有氰基，易吸潮水解，所以加工之前必須充分干燥。4、苯乙烯系列其它聚合物苯乙烯一丙烯腈共聚物AS樹(shù)脂AS樹(shù)脂與PS相比，具有更好的硬度、剛性、耐熱性、耐溶劑性。AS樹(shù)脂的性能取決于丙烯腈的含量，隨之丙烯腈含量增加，熔體粘度和強(qiáng)度提高，防滲透性、耐化學(xué)品性和抗紫外線性能也有所提高，但熱穩(wěn)定性降低。苯乙烯一丁二烯共聚物——K樹(shù)脂K樹(shù)脂是由苯乙烯和丁二烯共聚物而成，與AS相比，分子中的丙烯腈換成具有橡膠性能的丁二烯，所以K數(shù)值具有良好耐沖擊性、撓屈性能好、柔軟而有彈性，透明性好。透明ABS——MBSMBS是由甲基丙烯酸甲酯、丁二烯和苯乙烯共聚而成，甲基丙烯酸甲酯是合成有機(jī)玻璃的單體，將ABS分子中的丙烯腈換成甲基丙烯酸甲酯，便可制得高透明產(chǎn)品。MBS具有類(lèi)似ABS力學(xué)性能，但透明度明顯提高，厚度為3.2mm的制品透光率可達(dá)85?90%，霧度6%，抗沖擊性、剛性和耐寒性均很好，在一40°C下仍能有較好的韌性，耐紫外光性能也優(yōu)于ABS。從上述對(duì)苯乙烯系列聚合物性能與組成關(guān)