高聚物结构与性性能

《高聚物结构与性性能》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、高分子科学基础第七章聚合物的结构与性能第七章聚合物的结构与性能7.1聚合物的结构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：一级结构结构单元的化学组成、连接顺序、近程结构立体构型，以及支化、交联等聚链结构合二级结构高分子链的形态（构象）以及物远程结构高分子的大小（分子量）的结构聚集态结构晶态、非晶态、取向态、液晶态及织态等。三级结构第七章聚合物的结构与性能7.2高分子的链结构与高分子的柔顺性I.高分子的链结构i+1i高分子的二级结构：（1）高分子的大小（即分子量）（2）高分子链

2、的形态（构象）高分子链中的单键可内旋转，每个键的空间位置受其键角的限制，但是离第一个键越远，其空间位置的任意性越大，两者空间位置的相互关系越小，可以想象从第i+1个键起，其空间位置的取向与第一个键完全无关，因此高分子链可看作是由多个包含i个键的段落自由连接组成，这种段落成为链段。第七章聚合物的结构与性能高分子链的运动是以链段为单元的，是蠕动。高分子链在分子内旋转作用下可采取各种可能的形态，如取不同的构象，如伸直链、无规线团、折叠链、螺旋链等。高分子链的构象第七章聚合物的结构与性能构象是由分子内热运动引起的物理现象，是不断改变的，具有统计性质。因此讲高分子链取某种构象是指的是它取这种构象的几

3、率最大。II.高分子的柔顺性高分子链能够通过内旋转作用改变其构象的性能称为高分子链的柔顺性。高分子链能形成的构象数越多，柔顺性越大。由于分子内旋转是导致分子链柔顺性的根本原因，而高分子链的内旋转又主要受其分子结构的制约，因而分子链的柔顺性与其分子结构密切相关。分子结构对柔顺性的影响主要表现在以下几方面：第七章聚合物的结构与性能（1）主链结构当主链中含C-O，C-N，Si-O键时，柔顺性好。因为O、N原子周围的原子比C原子少，内旋转的位阻小；而Si-O-Si的键角也大于C-C-C键，因而其内旋转位阻更小，即使在低温下也具有良好的柔顺性。如：OOHHOCH3CH3COCCNCNCOSiOSiC

4、H3CH3聚酯聚酰胺聚氨酯聚二甲基硅氧烷第七章聚合物的结构与性能当主链中含非共轭双键时，虽然双键本身不会内旋转，但却使相邻单键的非键合原子（带*原子）间距增大使内旋转较容易，柔顺性好。如：****CH2CH2CH2CH2CHCHCH2柔顺性：聚乙烯<聚丁二烯第七章聚合物的结构与性能当主链中由共轭双键组成时，由于共轭双键因p电子云重叠不能内旋转，因而柔顺性差，是刚性链。如聚乙炔、聚苯：CH=CH-CH=CH-CH=CH聚乙炔聚苯因此，在主链中引入不能内旋转的芳环、芳杂环等环状结构，可提高分子链的刚性。第七章聚合物的结构与性能（2）侧基：侧基的极性越大，极性基团数目越多，相互作用越强，单键内旋

5、转越困难，分子链柔顺性越差。如：CH2CH2CH2CH2CH2CHCH2CH2CHClCl柔顺性：聚乙烯>氯化聚乙烯>聚氯乙烯非极性侧基的体积越大，内旋转位阻越大，柔顺性越差；如：CH2CHCH2CHCH2CHHCH3Ph>聚苯乙烯柔顺性：聚乙烯>聚丙烯第七章聚合物的结构与性能对称性侧基，可使分子链间的距离增大，相互作用减弱，柔顺性大。侧基对称性越高，分子链柔顺性越好。如：CH3CH2CHCH2CCH3CH3柔顺性：聚丙烯<聚异丁烯（3）氢键如果高分子链的分子内或分子间可以形成氢键，氢键的影响比极性更显著，可大大增加分子链的刚性。第七章聚合物的结构与性能（4）链的长短如果分子链较短，内旋转

6、产生的构象数小，刚性大。如果分子链较长，主链所含的单键数目多，因内旋转而产生的构象数目多，柔顺性好。但链长超过一定值后，分子链的构象服从统计规律，链长对柔顺性的影响不大。7.3高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构也称三级结构，或超分子结构，它是指聚合物内分子链的排列与堆砌结构。第七章聚合物的结构与性能虽然高分子的链结构对高分子材料性能有显著影响，但由于聚合物是有许多高分子链聚集而成，有时即使相同链结构的同一种聚合物，在不同加工成型条件下，也会产生不同的聚集态，所得制品的性能也会截然不同，因此聚合物的聚集态结构对聚合物材料性能的影响比高分子链结构更直接、更重要。研究掌握聚合物的聚集态结构与性

7、能的关系，对选择合适的加工成型条件、改进材料的性能，制备具有预期性能的聚合物材料具有重要意义。聚合物的聚集态结构主要包括晶态结构、非晶态结构、液晶态结构和取向态结构。第七章聚合物的结构与性能7.3.1聚合物的晶态结构I.结晶形态根据结晶条件不同，又可形成多种形态的晶体：单晶、球晶、伸直链晶片、纤维状晶片和串晶等。（1）单晶具有一定几何外形的薄片状晶体。一般聚合物的单晶只能从极稀溶液（质量浓度小于0.01wt%)中缓慢结晶