高分子链的结构（幻灯片）.ppt

外力： 外力帮助内旋转，柔性好 溶剂： 增大分子间距，减小分子间作用力，柔性好 本章教学要求小结： 1.掌握下列专业术语(名词): 碳链（杂链、元素）高分子、头头（头尾）结构、序列、线型（支化、交联）高分子、热塑性（热固性）聚合物、热塑性弹性体、支化（交联）度、全同（间同）立构高分子、顺式（反式）构型高分子、立构规整性聚合物、立构规整度、构象、均方末端距、链段、柔顺性、刚性 2.掌握高分子结构的特点 3.掌握高分子结构的层次、内容及其相互关系 4.掌握高分子的种类、键接结构、形体结构、链结构成分及构型等概念 5.理解并掌握单键内旋转的本质及其与高分子链卷曲的关系;掌握卷曲程度与构象数及柔顺性的关系;掌握影响分子链卷曲程度的主要因素 6.掌握高分子链均方末端矩的概念、意义及表达方式 7.掌握高分子链柔顺性的涵义、表征方法及影响因素 * * -120 –60 0 +60 +120 -120 –60 0 +60 +120 -120 –60 0 +60 +120 -120 –60 0 +60 +120 Energy 11.8kJ/mol Angle, ? 乙烷内旋能量变化图 ?ub gauche ?utg trans gauche -180 -120 –60 0 +60 +120 +180 ? Energy 聚合物内旋能量变化图 对构象的描述： （tttt） （tgtgt） （gtgtg） （gtgtgtgtg） 只要有一定比例的构象为g，链就处于线团形状 无规线团是高分子链的自然状态！ 构象数问题 CH3—CH3 丙烷 丁烷 戊烷 … 聚乙烯 2个C 3个C 4个C 5个C … n个C 1个稳定构象 1个稳定构象 3个稳定构象 9个稳定构象 3n-3个 理论构象数 高分子构象的特点 构象数庞大，理想假定下可达 3n-3 ， n—主链原子数 内旋转的不自由性（旋转位垒和空间位阻）,导致构象数减少 构象宏观类型及其与一次结构、三次结构的关系 类型： 锯齿形（直链形）、螺旋形、无规线团状、折叠链 关系： 有规立构 锯齿形、螺旋形 结晶态 无规立构 无规线团状 非晶态 构象的统计概念——用统计的方法给出平均意义上的构象 构象的表示方法——末端距 h 、 均方末端距 的意义——构象的统计表示，表示分子形态及尺寸 高分子分子大小的衡量尺度——平均分子量、均方末端距 高分子链的构象统计 高分子链的构象统计 用末端距对构象进行描述 高分子链的构象统计 分子链处于不断运动之中，对末端距的描述应取平均值。 =0 定义：均方末端距——末端距的平方平均值 高分子链的构象统计 均方旋转半径： 质点i 质点l 质心 sl si 高分子链的构象统计 自由连接链：无键角、无位阻 高分子链的构象统计 自由旋转链：有键角、无位阻 键长固定，具有键角的理想分子链 l1 l2 l3 l4 l5 l6 ? ? ? ? ? 高分子链的构象统计 自由旋转链： l1 θ θ l2 l3 高分子链的构象统计 自由旋转链： θ－键角 C－C键键角 109.5° 　　　　θ＝109.5° 　　　　cosθ≈-1/3 ∴ 空间位阻链:有键角、有位阻 键长固定，具有键角，具有旋转位垒 的真实分子链： 旋转位能函数难以表达 高分子链的构象统计 其中 n——键数 ——键的平均长度 θ——键角的补角 Φ——内旋转的角度 ——表示旋转位阻的某种函数 的推出和讨论 自由连接 (结合)链 自由旋转链 空间位阻链 真实链 高分子链的构象统计 等效自由连接链： 把聚合物链看作由含有Z个长度为b的链段组成的 ，链段之间自由连接。 b b b Kuhn length 每一段称为Kuhn单元，Kuhn单元的长度即为链段长度 当Zb=nl时, Zb2 nl2