第1章原子結構與鍵合高分子課件

第一章原子結構與鍵合第一節(jié)原子結構與鍵合第二節(jié)高分子結構第一章原子結構與鍵合第一節(jié)原子結構與鍵合1第二節(jié)高分子結構2.1高分子結構概述2.2高分子鏈的近程結構2.3高分子鏈的遠程結構第二節(jié)高分子結構2.1高分子結構概述22.1高分子結構概述高分子化合物（MacroMolecularCompound）1）由一種或多種簡單的相對分子質量小的有機化合物聚合而成的相對分子質量很大的化合物。2）由千百個原子彼此以共價鍵結合形成相對分子質量特別大、具有重復結構單元的有機化合物，也稱為高分子、大分子。亦稱高聚物、聚合物。

2.1高分子結構概述高分子化合物（MacroMolecu3單體聚合反應前最初的簡單低分子化合物，一種或幾種。鏈節(jié)組成高分子鏈的結構相同的基本重復單元。聚合度高分子鏈中鏈節(jié)的重復次數(shù)。聚合度反映了高分子鏈的長短和高分子化合物的相對分子質量。官能度指單體能與別的單體發(fā)生鍵合的位置數(shù)目。高分子是由許多單個的高分子鏈聚集而成，其結構包括兩方面：（1）單個高分子鏈的結構；（2）許多高分子鏈聚在一起表現(xiàn)出來的聚集態(tài)結構。幾個基本概念單體幾個基本概念4近程結構遠程結構高聚物結構高分子鏈內結構高分子鏈間結構晶態(tài)結構非晶結構取向結構織態(tài)結構構造構型鏈結構單元的化學組成結構單元的鍵接方式分子鏈的幾何形態(tài)取代基圍繞特定原子在空間的排列規(guī)律大小、構象、柔順性近程結構遠程結構高聚物高分子高分子晶態(tài)結構非晶結構取向結構織5第1章原子結構與鍵合高分子ppt課件62.2高分子鏈的近程結構一、高分子鏈的化學組成聚合物高分子鏈由主鏈和側基構成（一）碳鏈高分子主鏈由C原子以共價鍵聯(lián)結，側基為氫原子、有機基團或取代基。如：PE、PS、PP、PVC等2.2高分子鏈的近程結構一、高分子鏈的化學組成7（二）雜鏈高分子主鏈由二種或更多原子以共價鍵聯(lián)結主要是C、O、N、S等原子如：環(huán)氧樹脂、尼龍6、尼龍66、PET等滌綸（二）雜鏈高分子滌綸8（三）無機元素有機高分子

主鏈中含有Si、P、B等無機元素的高分子鏈如：聚二甲基硅氧烷硅橡膠（三）無機元素有機高分子硅橡膠9（四）無機高分子主鏈既不含C原子，也不含有機基團，而完全由其它元素所組成，這類元素的成鏈能力較弱，故聚合物分子量不高，并易水解。二硫化硅聚二氯—氮化磷（四）無機高分子二硫化硅聚二氯—氮化磷10二、高分子鏈結構單元的鍵合方式

1.均聚物結構單元鍵接順序

單烯類單體中，除乙烯分子是完全對稱的，其結構單元在分子鏈中的鍵接方法只有一種外，其它單體因有不對稱取代，故有三種不同的鍵接方式（以氯乙烯為例）：頭—頭尾—尾頭—尾二、高分子鏈結構單元的鍵合方式

1.均聚物結構單元鍵接順序11對雙烯類烯烴的加成聚合鍵接方式更復雜

1、2加成

3、4加成1、4加成

不同鍵接方式，對高聚物結晶能力、力學性能、熱穩(wěn)定性能等有著重要影響。對雙烯類烯烴的加成聚合鍵接方式更復雜122.共聚物的序列結構

按結構單元在分子鏈內排列方式的不同分為：無規(guī)共聚物交替共聚物嵌段共聚物接枝共聚物2.共聚物的序列結構按結構單元在分子鏈內排列方式的13三、高分子鏈的幾何形態(tài)線形高分子：加熱后變軟，甚至流動，可反復加工，熱塑性支化高分子：可溶可熔交聯(lián)高分子：不溶不熔三維網(wǎng)狀高分子：不溶于任何溶劑，也不能熔融，一旦受熱固化便不能改變形狀，熱固性三、高分子鏈的幾何形態(tài)線形高分子：加熱后變軟，甚至流動，可反14四、高分子鏈的空間構型構型：分子中由化學鍵所固定的原子在空間的排列。這種排列是熱力學穩(wěn)定的，要改變構型必需經過化學鍵的斷裂與重排。

取代基圍繞特定原子在空間的排列規(guī)律。主要有：旋光異構和幾何異構四、高分子鏈的空間構型構型：分子中由化學鍵所固定的原子在空15旋光異構

由烯烴單體合成的高聚物在其結構單元中有一不對稱C原子，故存在兩種旋光異構單元，有三種排列方式：全同立構：高分子鏈全部由一種旋光異構單元鍵接而成間同立構：高分子鏈由兩種旋光異構單元交替鍵接而成無規(guī)立構：高分子鏈由兩種旋光異構單元無規(guī)鍵接而成旋光異構

由烯烴單體合成的高聚物16不同的旋光異構構型，對高分子聚合物的宏觀性能有明顯影響：全同立構PP（聚丙烯）：熔點165℃；密度0.92；易結晶塑料無規(guī)立構PP（聚丙烯）：軟化點80℃；密度0.85；彈性體不同的旋光異構構型，對高分子聚合物的宏17幾何異構

雙烯類單體定向聚合時，可得到有規(guī)立構聚合物。但由于含有雙鍵，且雙鍵不能旋轉，就可能有順式和反式兩種異構體之分，稱為幾何異構。順式反式

對于大分子鏈而言就有：順反無序；順反交替；全順；全反。二甲基丁二烯

二甲基丁二烯

幾何異構順式反式對于大分子鏈而言就有：二甲基丁二烯二甲182.3高分子鏈的遠程結構高分子化合物的分子量有一定分布，不是均一的，聚合物分子量的這種特性稱為“多分散性”。聚合度是指高分子中所含的重復單元的數(shù)目，其值與分子量成正比；可以作為衡量高分子大小的參數(shù)。W(M)M左圖是分子量的微分分布曲線：橫坐標是分子量，縱坐標是分子量為M的組分的相對含量。由圖能知道高分子的平均大小和分子量的分散程度，即分子量分布的寬度。2.3高分子鏈的遠程結構高分子化合物的分子量有一定分布，不19聚合物的分子量或聚合度到達某一數(shù)值后，才能顯示出適用的機械強度，這一數(shù)值稱為臨界聚合度。對極性強的高聚物來說，其臨界聚合度約為40；非極性高聚物的臨界聚合度約為80；弱極性的介于二者之間。高聚物的分子量愈大，則機械強度愈大。然而，高聚物分子量增加后，分子間作用力也增強，使高聚物的高溫流動粘度增加，給加工成型帶來困難。高聚物的分子量應兼顧使用和加工兩方面的要求。分子量和分子量分布是影響材料性能的因素之一。聚合物的分子量或聚合度到達某一數(shù)值后，才能顯示出適用的機械強20一、高分子的大小

高分子的相對分子質量M不是均一的，具有多分散性；平均相對分子質量一、高分子的大小高分子的相對分子質量M21二、高分子鏈的內旋轉構象構象：由于單鍵（σ鍵）的內旋轉，而產生的分子在空間的不同形態(tài)。它是不穩(wěn)定的，分子熱運動即能使其構象發(fā)生改變。構型：分子中由化學鍵所固定的原子在空間的排列。它是穩(wěn)定的，要改變構型必需經化學鍵的斷裂、重組。二、高分子鏈的內旋轉構象構象：由于單鍵（σ鍵）的內旋轉，而產22高分子鏈細長，原子數(shù)眾多，單鍵可內旋，所以高分子鏈的空間構象眾多，導致原子排布不斷變換，空間形狀變換頻繁，從而表現(xiàn)出范圍很大的伸縮能力。高分子鏈的柔順性：高分子由于構象的變化獲得不同卷曲程度的特性。柔順性：高分子鏈能改變其構象的性質稱為柔性是高聚物特有的一種屬性是決定高分子“形態(tài)”的主要因素是橡膠高彈性能的根由對高聚物的物理、化學、力學、熱性能、溶解性能等起有根本的作用高分子鏈細長，原子數(shù)眾多，單鍵可內旋，所以高分子鏈的空間構象23影響柔順性的因素（內在）柔順性好壞單鍵內旋轉的難易分子結構

主鏈結構取代基結構分子鏈長度影響柔順性的因素（內在）24影響高分子鏈柔順性的結構因素主鏈結構：醚鍵柔順性孤立雙鍵柔順性鍵長、鍵角大柔順性苯環(huán)、環(huán)狀結構柔順性取代基結構:體積大柔順性極性大柔順性數(shù)量多柔順性對稱取代柔順性分子鏈長度：分子量超過一定值后影響不明顯影響高分子鏈柔順性的結構因素主鏈結構：醚鍵