高聚物的鏈結(jié)構(gòu)

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第一章高聚物的結(jié)構(gòu)TheStructuresofPolymerChains

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第一節(jié)概論從小分子到大分子建立大分子的概念鏈中的碳原子數(shù)1~45~1116~2525~5050~10001000~500030萬(wàn)~60萬(wàn)

材料的狀態(tài)和性質(zhì)單純氣體單純液體高粘度液體結(jié)晶固體半結(jié)晶固體韌性塑料固體纖維

用途瓶裝燃?xì)馄陀秃椭烉ず蟿┡c涂料容器藥用手套，防彈背心

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從大分子的概念上來(lái)說(shuō)，當(dāng)烷烴中的C原子數(shù)超過(guò)1000,才是我們常規(guī)意義上的聚合物(大分子)—聚乙烯?；瘜W(xué)結(jié)構(gòu)如下CH2CH2n

常用的聚乙烯(PE)的平均分子量在4萬(wàn)120萬(wàn)之間。

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讓我們?cè)龠M(jìn)一步把大分子直觀化：以PIB(聚異丁烯，polyisobutylene)為例CH3CH2Cn

CH3

設(shè)其分子量為M=5.6*106那么分子鏈長(zhǎng)度L=2.5*104nmPIB鏈直徑約D=0.5nm所以L/D=5*104這就相當(dāng)于一根D=1mm,L=50m的鋼絲

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長(zhǎng)鏈相互纏繞粘度高

如此的長(zhǎng)鏈必定引起聚合物分子結(jié)構(gòu)諸多特點(diǎn)：

分子間相互作用力大-范德華力的疊加機(jī)械強(qiáng)度高結(jié)晶不完善

因此，在讓聚合物為我們的生活生產(chǎn)服務(wù)之前，我們有須要充分了解大分子的結(jié)構(gòu)。也就是學(xué)習(xí)高分子物理的目的

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那么高分子物理呢？我們學(xué)習(xí)什么？原子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)凝集態(tài)結(jié)構(gòu)

主價(jià)力

分子間力

以聚乙烯為例：原子？主價(jià)力？分子結(jié)構(gòu)？分子間力？凝集態(tài)結(jié)構(gòu)？

學(xué)習(xí)高分子物理的主線

聚合物結(jié)構(gòu)與性能相互關(guān)系

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一、高聚物結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)大分子鏈由很多結(jié)構(gòu)單元組成。共價(jià)鍵組成的大分子間力很大(遠(yuǎn)大于共價(jià)鍵能),高聚物無(wú)氣態(tài)。大分子鏈具有內(nèi)旋自由度，因此高分子鏈具有剛?cè)嵝灾帧Ｄ瘧B(tài)結(jié)構(gòu)包括：晶態(tài)、非晶態(tài)、取向態(tài)、織態(tài)、液晶態(tài)。

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1、大分子鏈結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)(掌控大分子的概念)巨大的分子量、有肯定的內(nèi)旋自由度、分子鏈間可交聯(lián)、結(jié)構(gòu)單元間的相互作用強(qiáng)。例如：聚乙烯PE(Polyethylene)乙烯分子量M=28

聚乙烯M=幾十萬(wàn)，幾百萬(wàn)

氣體

固體

例如：聚苯乙烯PS(Polystyrene)苯乙烯分子量M=104

聚苯乙烯M=幾萬(wàn)，幾十萬(wàn)

液體

固體

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2、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

(1)結(jié)晶不完善(2)非晶有序

(3)取向

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二、聚合物結(jié)構(gòu)的層次高聚物結(jié)構(gòu)高分子鏈結(jié)構(gòu)凝集態(tài)結(jié)構(gòu)

近程結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)結(jié)結(jié)結(jié)支構(gòu)型構(gòu)構(gòu)構(gòu)化單單單單與元元元元交的的的的聯(lián)序立鍵化列體接學(xué)分異方組布構(gòu)式成和空間

遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)(高分子鏈的柔性與剛性)分子的形態(tài)(分子的大小)分子量及其分布

高聚物結(jié)構(gòu)液晶結(jié)構(gòu)織態(tài)結(jié)構(gòu)取向態(tài)結(jié)構(gòu)非晶態(tài)結(jié)構(gòu)

晶態(tài)結(jié)構(gòu)

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第二節(jié)近程結(jié)構(gòu)一、結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)組成結(jié)構(gòu)單元

的化學(xué)組成是影響高聚物結(jié)構(gòu)與性能的本質(zhì)因素：PE、PP、PVC、PVA、PS等都是C鏈高分子；

PE、PP、PS只有C、H元素，是非極性高聚物；PS的側(cè)基體積大，對(duì)稱性差，是典型的非晶高聚物；

假設(shè)主鏈中含有P、N、Si、P、B、S等元素，這樣的高聚物叫碳雜鏈高聚物；主鏈中不含碳原子的高聚物叫元素有機(jī)高聚物。

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附錄TheChemicalStructuresofsomePolymer聚丙烯CH3CH2CHn

Polypropylene(PP)聚異丁烯Polyisobutylene(PIB)聚丙烯酸Polyacrylicacid

CH3CH2OCCH2CH

C

n

CH3OHn

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O

聚甲基丙烯酸甲酯Polymethylmethacrylate(PMMA)聚醋酸乙烯酯Polyvinylacetate(PVAc)

CCH2C

On

CH3

CH3

OOCCH2CHn

CH3

聚乙烯基甲基醚Polyvinylmethylether(PVME)CH2

OCH3CHn

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聚丁二烯Polybutadiene(PB)

CH2

CH

CH

CH2

n

聚氯丁二烯(氯丁橡膠)Polychloroprene(CR)

CH2

CCl

CH

CH2

n

聚異戊二烯Polyisoprene(PIP)

CH2

CCH3

CH

CH2

n

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H

聚氯乙烯PolyvinylChloride(PVC)聚偏氯乙烯PolyvinylideneChloride(PVDC)聚四氟乙烯PolytetrafluoroethyleneTeflon(PTFE)

CH2

CCl

n

ClCH2CCln

FCF

FCn

F

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聚丙烯腈Polyacrylonitrile(PAN)聚甲醛

CHC

CH2N

n

Polyo*ymethylene(POM)聚氧化乙烯Polyethyleneo*ide(PEO)

CH2

O

n

CH2

CH2

O

n

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H

HCH26N

OC

OCH24C

聚己二酰己二胺Polyhe*amethyleneadipamide(Nylon6-6,PA66)聚己內(nèi)酰胺

N

n

OPoly(ε-caprolactam)(Nylon6,PA6)

H5Nn

CCH2

CH3

聚α-甲基苯乙烯Poly(α-methyle)styrene

CH2

Cn

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聚對(duì)苯二甲酸乙二酯Polyethyleneterephthlate

OC

OCOCH22O

n

(PET)OOCOCH24On

聚對(duì)苯二甲酸丁二酯

C

PolybutyleneTerephthalate(PBT)聚碳酸酯PolycarbonateOCH3CCH3OOC

n

(PC)

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聚醚醚酮PolyetheretherKeton(PEEK)聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺Poly(p-phenyleneterephthalamide)(PPTA)O

OCOOn

OC

OC

HN

HNn

聚酰亞胺

OCNOn

CNCO

Polyimide(PI)

CO

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聚二甲基硅氧烷Polydimethylsilio*ane(or“siliconrubber”)

CH3SiCH3On

聚四甲基對(duì)亞苯基硅氧烷Poly(tetramethylp-silphenylene)silo