chapter1高分子鏈的結(jié)構(gòu)-近程結(jié)構(gòu)-A0.ppt

1、2020/7/13，1章高分子鏈的結(jié)構(gòu)，聚合物鏈結(jié)構(gòu)，2020/7/13，2章的內(nèi)容：高分子鏈的短程結(jié)構(gòu)和遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)。這里，短距離結(jié)構(gòu)介紹了高分子鏈結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)成分、結(jié)合方法、立體構(gòu)成、支鏈和交聯(lián)及末端基等。遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)包括單個(gè)聚合物的大小和合規(guī)性。需求把握內(nèi)容：(1)基本概念：構(gòu)成、結(jié)構(gòu)、符合和鏈等基本概念；(2)聚合物鏈近接結(jié)構(gòu)和遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)的主要內(nèi)容；以及對(duì)性能的影響；(3)影響靈活性的因素的焦點(diǎn)；難點(diǎn)：聚合物結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)的差異；聚合物結(jié)構(gòu)和靈活性以及特性。2020/7/13，3，大分子鏈具有很大的結(jié)構(gòu)單元，通過(guò)孔劉耦合鏈接，在大分子鏈的幾何上分為線性、支鏈、網(wǎng)狀大分子鏈的單個(gè)鍵，在沒(méi)有空間屏障的

2、情況下，在內(nèi)部旋轉(zhuǎn)中表示大量結(jié)構(gòu)，因此大分子鏈?zhǔn)庆`活的。(聚合物材料彈性高)分子鏈由反作用力(靜力、誘導(dǎo)力、氫鍵等)接合，形成結(jié)晶、非晶、取向狀態(tài)、編織結(jié)構(gòu)的聚合物。聚合物鏈結(jié)構(gòu)是指不均勻性(聚合度和分子量不同)、聚合物結(jié)構(gòu)的主要特征、2020/7/13，4，1-1聚合物結(jié)構(gòu)的分類、聚合物結(jié)構(gòu)：構(gòu)成聚合物的不同規(guī)模的結(jié)構(gòu)單元相對(duì)于中空排列。鏈結(jié)構(gòu)(近和遠(yuǎn)結(jié)構(gòu))冷凝結(jié)構(gòu)(2020/7/13，5)、高分子結(jié)構(gòu)(microstructure)、鏈結(jié)構(gòu)(chain)單個(gè)分子的結(jié)構(gòu)和形態(tài)(morphology)、短結(jié)構(gòu)()其中包括高分子鏈的原子種類、排列、取代基和末端基種、單體單元的連接方式、盆地類型和

3、長(zhǎng)度等。構(gòu)成：表示空間中的原子置換陣列：包括幾何異構(gòu)和立體異構(gòu)。遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)(次結(jié)構(gòu)):表示單個(gè)大分子的大小和空間中存在的各種形狀(形狀、結(jié)構(gòu))(例如直鏈、不規(guī)則導(dǎo)線、折疊鏈)。凝聚結(jié)構(gòu)：大分子之間的幾何排列(堆積方法)包括晶體結(jié)構(gòu)、非晶、取向狀態(tài)、液晶狀態(tài)、編織等結(jié)構(gòu)。在加工過(guò)程中形成，從微觀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)楹暧^結(jié)構(gòu)的狀態(tài)。2020/7/13，6，短距離結(jié)構(gòu)：Tm，對(duì)溶解度、粘度、附著力有直接影響。冷凝結(jié)構(gòu)：決定聚合物產(chǎn)品使用性能的主要因素。遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)：(小分子沒(méi)有，僅限大分子):賦予高分子鏈靈活性，使聚合物具有高彈性。聚合物結(jié)構(gòu)決定其特性：2020/7/13，7，結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)組成(Configura

4、tion)分子結(jié)構(gòu)共聚物的序列結(jié)構(gòu)，1-2高分子鏈近場(chǎng)結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)和要求：掌握單高分子鏈的基本化學(xué)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)，高分子鏈的組成等；理解分子鏈的組成、組成、結(jié)構(gòu)徐璐不同時(shí)高分子材料的特性會(huì)有很大的變化。，2020/7/13，8，1，高分子鏈結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)成分Composition of Polymer Chain，結(jié)構(gòu)單元主鏈側(cè)鏈組或取代，e.g. Polyvinyl Chloride-PVC， 聚異戊二烯PIP Polyisoprene，2020/7/13，11 7/13，11，聚氯乙烯PVC Polyvinyl Chloride，聚氯乙烯PVDC Polyvinylidene Chloride，

5、聚氯乙烯PVDC Polyvinylidene Chloride or poly phennylene ether，聚對(duì)苯二甲酸乙二酯PET Polyethylene terephthlate，聚碳酸酯PC Polycarbonate，2020/7/13，14 7/13，14，聚碳鏈聚合物：骰子都由碳原子組成(通過(guò)孔劉鍵連接)，通過(guò)附加反應(yīng)獲得，例如PE、PP、PVC、PS、PMMA。特征：不溶于水，具有可塑性(可加工性)，但耐熱性較差。2 .雜鏈聚合物：除了重碳原子外，主鏈還由o、s、n等兩個(gè)或更多原子組成?？s聚或開(kāi)環(huán)反應(yīng)：e.g:尼龍(PA)、聚酯(PET)、聚苯醚(PPO)、聚苯醚(PS

6、U)、聚甲醛(POM)、聚苯硫醚(PPS)特點(diǎn)：具有極性，水解、醇解、耐熱性強(qiáng)，強(qiáng)度高?？梢杂米鞴こ趟芰?。2020/7/13，18，3。元素有機(jī)聚合物：主鏈不含碳，包含Si，p，Ti，Al等元素，特征：無(wú)機(jī)物的熱穩(wěn)定性，有機(jī)物的彈性和可塑性。e.g:使用硅橡膠-123，低溫電阻，2020/7/13，19，4。梯形和雙螺旋聚合物：e.g: PI聚酰亞胺的耐熱性強(qiáng)，高溫320系數(shù)高，2020/7/13，20，5。末端組：末端基不影響聚合物的機(jī)械性能，但對(duì)熱穩(wěn)定性影響最大，為了提高耐熱性，一般封在高分子鏈上。e.g:添加，提高PET耐熱性，控制分子量，排除小分子以控制分子量。2020/7/13，21

7、，四氟乙烯和六氟丙烯共聚物(F-46)，傳統(tǒng)合成方法：乳液聚合，產(chǎn)品質(zhì)量差，熔體擠出成型時(shí)F46產(chǎn)品出現(xiàn)黃色斑點(diǎn)，產(chǎn)品的電絕緣性降低。絡(luò)合是naso 4(CF2-CF2)n(CF2-CF(CF3)MSO 4 na的新合成方法：聚合為全氟氧化物引發(fā)劑：聚四氟乙烯和六氟丙烯共聚物的末端基是Rf-(CF2-CFF，2020/7/13，22，取代基對(duì)聚合物的性能有重要影響。主鏈?zhǔn)窍嗤?例如碳鏈)，取代通風(fēng)是不同的。聚合物的化學(xué)和物理特性不同，取代通風(fēng)不同，因此形成了一系列聚合物品種。取代基的電子效應(yīng)和立體效應(yīng)影響主鏈的排列，同時(shí)取代基能給聚合物適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)和物理特性。例如PE: CH2CH2，PTFE

8、: cf2cf2，PP: CH2CH(CH3)，PS: CH2CH(C6H5)(含芐基氫)，PVC:ch2cf 2有機(jī)氟聚合物特有的“氟效果”，加強(qiáng)了與CF鍵相鄰的化學(xué)成分。與此同時(shí)，氟原子的電子云對(duì)有機(jī)氟聚合物(碳鏈)有很強(qiáng)的屏蔽效果，這種強(qiáng)的屏蔽效果對(duì)有機(jī)氟聚合物(如聚四氟乙烯等)的主鏈起到保護(hù)作用，這種特殊的高分子結(jié)構(gòu)賦予了有機(jī)氟聚合物及其產(chǎn)品很多優(yōu)秀的特性。2020/7/13，25，有機(jī)氟聚合物的特殊結(jié)構(gòu)使有機(jī)氟聚合物及其產(chǎn)品具有高耐候性、高抗紫外線性和高抗化學(xué)腐蝕性、高耐蝕性等優(yōu)良特性。此外，CF鍵具有較強(qiáng)的內(nèi)極性特性，可以最小化有機(jī)氟高分子材料的表面能量，表面能量低，可以提供氟材料

9、表面的拒水、拒油性、耐污染性和理想的生物穩(wěn)定性和兼容性。2020/7/13，26，有機(jī)氟聚合物的化學(xué)特性：最佳化學(xué)穩(wěn)定性：高紫外線電阻、高耐候性、高抗化學(xué)性、高耐老化特定表面特性表面能量最?。壕芩?、拒油性、耐污染性的理想生物穩(wěn)定性和生物相容性：優(yōu)良光學(xué)特性：優(yōu)良光學(xué)特性：2020/7/13，27，氟原子可以賦予有機(jī)氟材料產(chǎn)品的多種特性：2020/7/13，28，有機(jī)氟材料是高性能材料，氟塑料(塑料王):PTFE可以在250溫度下長(zhǎng)期使用，化學(xué)反應(yīng)，混合塞氟涂層(如鄭智薰粘鍋涂層)可以在鹽、油、醋和高溫條件下長(zhǎng)期使用。室溫固化建筑氟涂層具有超耐候性和超耐久性，被稱為壽命長(zhǎng)達(dá)20年以上的油漆大王；

10、全氟聚醚硅橡膠的溫度范圍為-50200，耐油、耐胺性好，是航空、航天和汽車的理想耐油性材料。全氟離子交換膜可以在強(qiáng)堿和高溫度條件下長(zhǎng)期使用。有機(jī)氟材料在功能材料領(lǐng)域也占有重要地位。2020/7/13，29，2，構(gòu)成，構(gòu)成：分子中通過(guò)化學(xué)鍵固定的原子在空間中的幾何排列。這種安排是穩(wěn)定的，更改配置需要經(jīng)過(guò)化學(xué)鍵的斷裂和重組。構(gòu)成異構(gòu)，光學(xué)異構(gòu)(發(fā)生在手性中心)幾何異構(gòu)：雙鍵或環(huán)結(jié)構(gòu)引起的2020/7/13，30，1，立體異構(gòu)： (光學(xué)異構(gòu)旋轉(zhuǎn))結(jié)構(gòu)單元包含不對(duì)稱碳原子，因此徐璐對(duì)映體徐璐表示不同的光學(xué)旋轉(zhuǎn)性，如下圖所示。材料的特性也為2020/7/13，31，整體合流結(jié)構(gòu)：聚合物都被光學(xué)異構(gòu)單位鍵

11、控在平面一側(cè)取代，整個(gè)異構(gòu)體的聚苯乙烯結(jié)構(gòu)相對(duì)規(guī)則，可以結(jié)晶，熔點(diǎn)為240。不容易溶解，可前列腺結(jié)構(gòu)聚丙烯(i-PP)，可車削，高結(jié)晶度工程塑料，是，2020/7/13，32，之間的聯(lián)合結(jié)構(gòu)：兩種族的光成體單位替代結(jié)合，間接分布在平面兩側(cè)的聯(lián)合結(jié)構(gòu)s苯，是，2020/7/13，34，注意：聚合物鏈包含很多不對(duì)稱碳原子，但由于內(nèi)部rases或外部rases，空間整理好的聚合物也沒(méi)有光學(xué)旋轉(zhuǎn)。2020/7/13，35，Cis-sis，Trans-Trans-Trans，2，幾何異構(gòu)：分子包含碳-碳雙鍵，形成順-異構(gòu)(因?yàn)樵趦?nèi)部雙鍵中不能旋轉(zhuǎn))。2020/7/13，36，鈷，鎳，鈦催化劑系統(tǒng)，可獲得

12、凈組成含量大于94的丁二烯橡膠。使用釩和酒精催化劑可獲得反式聚丁二烯，如2020/7/13，37，丁二烯橡膠低溫性能(Tg=-110)好，彈性好，后排熱低，壓縮變形少，耐磨性好，老化性好。但是拉伸應(yīng)力、硬度、拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度都不好。性能，應(yīng)用，(1)輪胎、橡膠板、軟管、膠鞋、傳送帶等，(2)高沖擊聚苯乙烯、改性聚烯烴等塑料增強(qiáng)，提高樹(shù)脂的沖擊強(qiáng)度。反式聚丁二烯是結(jié)構(gòu)對(duì)稱容易結(jié)晶的固體塑料，稱為高塔波膠，2020/7/13，38，3，結(jié)合異構(gòu)：聚合物結(jié)構(gòu)單元結(jié)合方式，頭尾的頭尾，紫外線(導(dǎo)致PVC老化)引起的易碎，頭尾連接，鍵連接結(jié)構(gòu)：鍵連接結(jié)構(gòu)2020/7/13，39，聚乙烯醇(酒精分解度超過(guò)95%)乙烯酮：PVA HCHO，聚醋酸乙烯水解，否則纖維容易吸收，性能差，實(shí)際上是頭對(duì)尾反應(yīng)，縮醛反應(yīng)離子聚合，配位聚合可以得到具有良好定型的聚合物，活性自由基聚合也可以得到避頭尾連接的結(jié)構(gòu)，2020/7/13，41，3，聚合物結(jié)構(gòu)，圖1高分子鏈的多種模型，高分子分子的多種形狀，2020/7/13，42，線性聚合物：分子的長(zhǎng)鏈可以卷曲。線性分子之間沒(méi)有化學(xué)鍵連接，可以加熱或受力徐璐在分子之間移動(dòng)，因此線性聚合物在適當(dāng)?shù)娜軇┲腥芙夂图訜釙r(shí)容易熔化和加工。2 .分支聚合物：類似于線性聚合物的化學(xué)性質(zhì)，但與物理機(jī)械性質(zhì)不同，線性分子容易結(jié)晶，因此密度