聚 合 物 的 结 构 与 性 能.pptVIP

基本概念高分子的聚集态结构是指高分子链之间的排列和堆砌结构，也称为超分子结构。高分子的链结构是决定高聚物基本性质的主要因素；而聚集态结构是决定高聚物本体性质的主要因素。由于存在高分子之间的相互作用力，才使相同的或不同的高分子能聚集在一起成为有用的材料。第29页，共44页，星期日，2025年，2月5日高聚物分子间的作用力分子间的作用力包括范德华力和氢键。范德华力包括静电力、诱导力和色散力：静电力是极性分子间的引力。极性分子永久偶极之间的静电相互作用的大小与分子偶极的大小和定向程度有关—定向程度高，则静电力大；温度升高，静电力减小。极性高聚物分子间的作用力主要是静电力。诱导力是极性分子的永久偶极与它在其他分子上引起的诱导偶极之间的相互作用力。色散力是分子瞬时偶极之间的相互作用力。非极性高聚物中的分子间作用力主要是色散力。第30页，共44页，星期日，2025年，2月5日上面三种力统称范得华力，是永久存在于一切分子之间的一种吸引力，没有方向性和饱和性。氢键是极性很强的X—H键的氢原子与另外一个键上电负性很大的原子Y上的孤对电子相互吸引而形成的一种键（X—H…Y）。氢键与化学键相似，有方向性和饱和性；键能与范德华力的数量级相同。X、Y的电负性越大，Y的半径越小，则氢键越强。氢键可以在分子间形成，也可以在分子内形成。第31页，共44页，星期日，2025年，2月5日第1页，共44页，星期日，2025年，2月5日高聚物的特点（与小分子物质相比）高分子是由很大数目（103——105数量级）的结构单元组成的，每一个结构单元相当于一个小分子一般高分子的主链都有一定的内旋转自由能，可以使主链弯曲而具有柔性高分子结构具有不均一性各结构单元间的相互作用对其聚集态结构和物理性能有很重要的影响高分子聚集态有晶态和非晶态之分，且晶态存在很多缺陷第2页，共44页，星期日，2025年，2月5日聚合物是由许多单个的高分子链聚集而成，因而其结构有两方面的含义：（1）单个高分子链的结构；（2）许多高分子链聚在一起表现出来的聚集态结构。可分为以下几个层次：一级结构近程结构结构单元的化学组成、连接顺序、立体构型，以及支化、交联等二级结构远程结构高分子链的形态（构象）以及高分子的大小（分子量）链结构聚集态结构三级结构晶态、非晶态、取向态、液晶态及织态等。聚合物的结构第四章聚合物的结构与性能聚合物的结构第3页，共44页，星期日，2025年，2月5日图高分子的二级和三级结构示意图第4页，共44页，星期日，2025年，2月5日第二节高分子链的近程结构一般合成高分子是由单体通过聚合反应连接而成的链状分子，称为高分子链；分子主链全部由碳原子以共价键相联结的碳链高分子不易水解；分子主链由两种或两种以上的原子以共价键联结的杂链高分子带有极性，易水解、醇解或酸解；元素高分子具有无机物的热稳定性及有机物的弹性和塑性；分子主链不是一条单链而是像“梯子”和“双股螺线”那样的高分子链；为防止链断裂从端基开始，有些高分子需要封头，以提高耐热性。第5页，共44页，星期日，2025年，2月5日链接结构☆链接结构是指结构单元在高分子链中的联结方式，是影响性能的重要因素之一；实验证明，在自由基或离子型聚合的产物中，大多数是头——尾键接的。这种由结构单元间的联结方式不同所产生的异构体称为顺序异构体。头-头（尾-尾）接头-尾接第6页，共44页，星期日，2025年，2月5日支化与交联线形高聚物可以在适当溶剂中溶解，加热可以熔融，易于加工成型；支化对物理机械性能的影响有时相当显著：支化程度越高，支链结构越复杂，影响高分子材料的使用性能越大；支化点密度或两相临支化点之间的链的平均分子量来表示支化的程度，称为支化度。高分子链之间通过支链联结成一个三维空间网型大分子时即成为交联结构。所谓交联度，通常用相邻两个交联点之间的链的平均分子量来表示。交联度越大，越小。第7页，共44页，星期日，2025年，2月5日图高分子链的支化与交联星型支化梳型支化无规支化交联网交联与支化的质的区别支化的高分子能够溶解，而交联的高分子是不溶不熔的，只有当交联度不是太大时能在溶剂中溶胀。热固性塑料（酚醛、环氧、不饱和聚酯等）和硫化的橡胶都是交联的高分子。第8页，共44页，星期日，2025年，2月5日支化与交联影响性能实例高压聚乙烯与低压聚乙烯性能比较表高压聚乙烯0.91—0.94105℃60—70%薄膜（软性）低压聚