高分子结构和形态特点
高分子材料的结构和性能研究
高分子材料的结构和性能研究高分子是由大量分子单元化合而成的材料，是众多材料之中使用最为广泛的一类材料，其中塑料是高分子材料中最常见和应用最广泛的一种。
随着科技的不断发展，人们对高分子材料的研究和应用也越来越深入，对高分子材料的结构和性能进行探究已成为重要的研究方向之一。
一、高分子材料的基本结构和组成高分子材料的基本结构是由大量简单分子单元通过共价键或离子键连接而成的长链分子。
这些长链分子可能包含数千上万个单元，其分子量也可达数百万至数千万不等。
除了长链分子，高分子材料中还可能存在支链分子、交错分子、网状分子等不同的形态。
高分子材料的组成不仅有单一的高分子，还可能由多种高分子组成的共混物或复合材料。
共混物由两种或以上的高分子混合而成，其组分可以均为同质高分子，也可以为不同种类的高分子。
而复合材料则是将高分子与其它材料混合而成，这些材料可以是同种的或不同种的。
复合材料的成分可以按照功能需求进行配比，形成满足不同使用需求的高性能材料。
二、高分子材料的性能及其研究方法高分子材料因其结构特点，在力学、光学、电学、化学、热学等方面表现出一系列独特的性能。
高分子材料的性能取决于分子结构、分子量、结晶度、形态结构、分子力学运动状态等因素。
其中，热性能、机械性能和流变性能等是高分子材料中最为重要和常见的性能。
研究高分子材料的性能需要运用多种方法和技术。
其中，常用的方法包括热分析、质谱分析、核磁共振、傅里叶变换红外光谱、拉伸测试、动态力学分析、热重分析等。
这些方法可以实现对高分子材料的性能进行定量描述，并能够揭示高分子材料的制备过程中的关键因素和作用机理。
三、高分子材料的应用及其发展趋势高分子材料由于其独特的性能和广泛的应用领域，成为了现代工业中不可或缺的材料之一。
塑料制品、纤维、色素、润滑剂、胶粘剂、电线电缆、医疗器械等领域均有广泛应用。
而在新能源、新兴材料、高效催化剂、生物医学领域等新兴领域，高分子材料也取得了许多创新和突破性的进展。
高分子化合物的特点
• 以上几点，归根结底是高分子的运动形态和低分 子的运动形态不同的缘故，这就是高分子要从有 机会化学中独立出来研究，成为一门新学科—— 高分子化学的根本原因。
分子链之间还有许多共价键交联起来，形成三度空间的网络结构。
这两种由 于其相对分子质量很大， • 通常处于固体或凝胶状态，有 较好的机械强度（TP轴承）； 又由于其分子是由共价键结合 而成的，故有较好的绝缘性和 耐腐蚀性能；由于其分子链很 长，分子的长度与直径之比大 于一千，故有较好的可塑性和 高弹性。高弹性是高聚物独有 的性能。此外，溶解性、熔融 性、溶液的行为和结晶性等方 • 面和低分子也有很大的差别。
高分子化合物的特点
高分子同低分子比较，具有以下特点：
1.从相对分子质量和组成上看，具有 “多分散性”。大多数高分子都是由一种或 几种单体聚合而成。
2.从分子结构上看，高分子的分子结构基本有两种
• 一种是线性结构：线性
结构的特征是分子中的原子以 共价键互相连接成一条很长的 卷曲状态的“链”。
另一种是体型结构：体型结构的特征是分子链与
高分子物理——精选推荐
与小分子相比，高分子结构具有哪些特点？高分子结构分为哪几个层次？（5分）(1)高分子的结构特点主要有以下4个方面：①长链状大分子结构；②大分子链具有柔顺性；③大分子结构具有多分散性和不均一性；④具有聚集态结构的多样性和复杂性。
(2)高分子的结构可以分为链结构和聚集态结构，而链结构分为近程结构和远程结构，聚集态结构分为三次结构和高次结构；近程结构主要涉及分子链的化学组成、构造和构型；远程结构则包括分子链的大小和在空间的几何形态；三次结构是由同类聚合物分子链相互排列堆砌形成的聚集态结构，包括晶态结构、非晶态结构、液晶态结构、取向结构等；而高次结构则是由不同类型的聚合物分子链相互排列堆砌形成的聚集态结构，包括共混织态结构和生物体结构。
(3)聚合物结构层次之间不是独立的，较低的结构层次会影响到较高结构层次的形成。
例如，近程结构会对分子链的构象和链柔性(远程结构)产生影响；分子链的立体构型和构象又会影响到分子链之间的几何排列方式(聚集态结构)。
另一方面，各结构层次都会对聚合物的性能产生影响，其中近程结构决定了聚合物的基本性质，而聚集态结构则直接影响到聚合物的使用性能。
高分子链的近程结构有哪些？举出二个例子说明近程结构对聚合物性能的影响。
（6分）碳链高分子聚乙PE，聚丙烯PP，聚氯乙烯PVC聚苯乙烯PS聚丙烯腈PAN，聚丁二烯PB聚异戊二烯PIP性质：优良的可塑性。
不易水解（因为非极性结构）杂链高分子（除了碳，还有氧，硫等）聚对苯二甲酸乙二酯PET，聚己二酰己二胺PA66 Nylon66性质：易于水解，醇解，酸解（因为极性结构）。
结构规整，耐热性高机械强度高。
元素高分子（主链不含碳元素）性质：易于水解，稳定性不好，耐热性一般很好。
对于侧基含有有机基团的，兼具有机和无机高分的性质梯形和双螺旋形高分子性质：优良热稳定性加工性能差端基性质：端基对热稳定性影响很大，链的断裂会从端基开始。
所以有些高分子需要封头提高热稳定性，例如将聚甲醛的羟端基酯化。
高分子材料的微观结构分析
高分子材料的微观结构分析高分子材料（polymer）是由很多重复单元（monomer）经过聚合反应形成的巨大分子链。
其分子结构非常复杂，具有各种各样的物理、化学性质，如软硬度、透明度、耐化学腐蚀性等。
在行业中广泛应用于电子、医疗、建筑、汽车等领域。
高分子材料的研究对于优化其应用性能和开发新的高性能材料至关重要。
其中，高分子材料的微观结构分析是研究高分子材料的多种性质和性能的基础。
一、高分子材料的分子结构高分子材料的分子结构在微观层级上相当复杂。
高分子分子链通常在化学键的形成过程中形成的，这些化学键可以是共价键，如丙烯酸甲酯聚合物（poly(methyl methacrylate, PMMA)），缩合键，如聚对苯二甲酸酯（polyethylene terephthalate，PET），或共轭双键，如聚苯乙烯（polystyrene，PS）。
不同的单元在聚合过程中，不同的分子间键合方式，以及不同的化学结构都会影响高分子材料的性能。
高分子材料还可以形成横向的化学键。
例如，在聚苯亚砜（polyamide，PA）中，酰基（amide）通过一系列的氢键，形成网络结构。
在聚合物中，不同的键合方式会影响高分子材料的机械性能、热性能、耐化学腐蚀性等。
二、高分子材料的局部结构在高分子聚合体中，分子链的序列和排列方式通常是不规则和无序的。
因此，高分子材料的局部结构是非常复杂的，但是，其在局部和宏观上的链排列方式可以被视为相对有序的。
高分子链在聚合过程中通常会出现分支，较长的分支会在高分子聚合体中形成交联结构。
例如，在交联聚乙烯（cross-linked polyethylene，XLPE）中，氢键缩合成的分支机构可以导致跨链的结构，使材料具有高的耐热性和强度。
这些微观结构的差异会对高分子材料的物理、化学性质产生显著的影响。
三、高分子材料的晶体结构分析除了分子构型外，高分子的晶体结构也对高分子材料的性能产生显著的影响。
高分子的特征
高分子的特征高分子是由许多重复单元构成的大分子化合物，具有以下特征：1. 分子量大：高分子的分子量通常在几万到几百万之间，远远大于小分子化合物。
这是由于高分子由大量的重复单元组成，每个重复单元都通过共价键连接起来，形成长链或支链结构。
2. 高分子链的柔性：由于高分子链的长度较长，链之间的相互作用力较弱，因此高分子具有较高的柔性。
这使得高分子可以发生各种形态的变化，例如拉伸、弯曲等。
3. 高分子的可塑性：高分子材料可以通过加热和加压等加工方法进行塑性变形，制成各种形状的制品。
这是由于高分子链的柔性和链之间的相互滑动使得高分子材料具有良好的可塑性。
4. 高分子的耐热性：由于高分子链的结构较为稳定，其中存在着大量的共价键，因此高分子具有较高的熔点和热稳定性。
这使得高分子可以在高温条件下保持较好的性能。
5. 高分子的化学稳定性：高分子链中的共价键结构使得高分子具有较好的化学稳定性。
高分子通常不容易发生化学反应，不易被酸、碱、溶剂等物质侵蚀，因此具有较长的使用寿命。
6. 高分子的可溶性：高分子在适当的溶剂中可以溶解，形成溶液。
这是由于高分子链上存在着一些极性基团或吸水基团，可以与溶剂分子发生相互作用。
高分子的溶解性对于高分子材料的加工和应用具有重要意义。
7. 高分子的绝缘性：由于高分子链上存在着大量的共价键和非极性基团，高分子具有较好的绝缘性能。
这使得高分子材料广泛应用于电子、电气等领域，作为绝缘材料使用。
8. 高分子的透明性：一些高分子材料具有良好的透明性，可用于制备透明的制品。
这是由于高分子链的结构较为均匀，不易发生散射现象。
9. 高分子的多样性：高分子材料种类繁多，可以通过不同的单体组合、反应条件和加工方法得到不同的高分子材料。
这使得高分子具有广泛的应用领域，例如塑料、橡胶、纤维、涂料、胶粘剂等。
高分子具有分子量大、柔性、可塑性、耐热性、化学稳定性、可溶性、绝缘性、透明性和多样性等特征。
这些特征使得高分子材料在各个领域有着广泛的应用，为人们的生活和工作带来了便利和创新。
第2章 高分子链的结构与形态
★线型、支化、网状分子的性能差别
• 线型分子：可溶，可熔，易于加工，可重复应用， 一些合成纤维，“热塑性”塑料（PVC，PS等） 属此类
• 支化分子：一般也可溶，但结晶度、密度、强度 均比线型差
合成高分子的来源:小分子单体相互连接而成
n CH2 = CH Cl
氯乙烯
n CH2 = CH
(CH2 － CH)n Cl
聚氯乙烯
(CH2 CH)n
苯乙烯
聚苯乙烯
(1) 主链：(backbone)
• 2.高分子链的结构与形态
• 结构的研究内容是什么？（结构层次） • 高分子的结构特征是什么？
• 长支链的存在对高聚物的物理机械性能影 响不大，但对其溶液性质和熔体的流动性 影响大，通常支化高聚物比同类线形高聚 物熔体的流动性差。
• 短支链更大程度上影响其机械性能。
• 长支链的长度达聚合物分子水平；短支链 长度处于齐聚物（一般n小于20）水平。
支化度的表征
• 支化度——两相邻支化点之间链的平均分子量来 表示支化的程度，称为支化度。
Cl
聚合度＝简单重复单元的个数
结构单元＝简单重复结构单元＝单体单元
这类高聚物不易水解，易加工，易燃烧， 易老化，耐热性较差。
2 杂链高分子
• 分子主链中除了C原子外，还包括O， N，S等杂原子，以共价键相连的高分 子，如：
CH2
O
聚甲醛
n
缩聚：单体缩合聚合
NH2-(CH2)6-NH2
+
HOOC-(CH2)4-COOH
高分子材料的可控结构构筑
高分子材料的可控结构构筑高分子材料是我们日常生活中常见的材料，包括塑料、橡胶、纤维等。
这些材料的特点是价格便宜、易于加工和成型，同时也具有良好的机械性能、化学稳定性和耐热性能。
然而，由于其结构无法精确控制，高分子材料的性能往往不够理想。
因此，寻求一种可控制高分子材料结构的构筑方法就显得尤为重要。
1. 高分子材料的结构特点高分子材料由长链分子构成，其分子量通常都很大，常常超过10000。
这种分子结构决定了高分子材料的物理和化学性质。
高分子材料的结构特点主要包括以下几个方面：(1) 高分子材料的链结构是高度不规则的。
在不同的反应条件下，形成的链结构不同，导致高分子材料的性质难以预测。
(2) 高分子材料的分子结构是立体的，因为它们通常都不是线性分子。
在构造高分子材料的分子结构时，通常需要考虑到化学键之间的夹角和空间位置。
(3) 高分子材料的分子量很大，这使得它们在空间中占据了很大的体积，导致它们之间相互作用很强，因此很难对其进行结构调控。
2. 可控结构构筑的方法为了解决高分子材料的结构无法控制的问题，科学家们一直致力于寻找一种可控制高分子材料结构的构筑方法。
目前，已经发展出了许多种高分子材料可控结构构筑方法。
(1) 原子转移自由基聚合原子转移自由基聚合是一种通过控制反应温度、催化剂的选择、反应时间和物质量等参数实现高分子材料精确控制的方法。
该方法能够精确控制分子链的长度、分子量和副反应的数量，从而控制高分子材料的结构和性能。
(2) 大分子模板法大分子模板法是一种通过在高分子材料中加入模板分子，利用其对高分子材料聚合物化学反应的影响来精确控制高分子材料结构的方法。
该方法能够通过选择不同的模板分子来控制高分子材料的结构和性能，可以制备出特定形状和尺寸的高分子微球和纳米粒子。
(3) 高分子自组装法高分子自组装法是一种通过高分子链的自组装过程实现高分子材料结构控制的方法。
通过改变方法中溶剂的成分或浓度，控制高分子链自组装时的聚集状态和结构形态，从而实现高分子材料的可控结构构筑。
高分子物理专论
一、高分子结晶结构的主要特点与形态特征怎样？影响因素主要有哪些？主要研究方法有哪些？其在高分子结晶研究中的应用怎样？答：1. 结构与形态高分子之所以能够形成结晶，需要两个条件：（1）高分子链的构象要处于能量最低的状态；（2）链与链之间要平行排列而且能紧密堆砌。
高分子结晶不同于低分子物质的结晶。
高分子材料中几乎没有完整的晶体结构（如晶体不整齐、结晶不完全等），这主要与构成材料的高分子链的聚集形态有关。
高分子链之间的相互作用力包括范德华力、氢键和化学键，起主要作用的是范德华力。
由于聚集态结构不同，通常高分子材料表现出三种结构特点：非晶态、晶态（如球晶和单晶等）和取向结构。
其形态特征如下：1）晶区与非晶区共存。
由于高分子为长链结构，链上的原子通过共价键相连接，因此结晶时链段是不能充分自由运动的，必定妨碍其作规整的堆积和排列。
通常高分子材料都是以分子链的一小段有序排列形成晶区的，高分子链中折叠部分不规则排列的链段及连接相邻片晶之间的过渡区域中的链段则组成高分子晶态中的非晶区。
2）晶区部分与非晶区部分没有明显的界线每个高分子可以同时贯穿几个晶区和非晶区，而在晶区和非晶区两相间的交替部分有着局部有序的过渡状态，即使晶区也存在许多缺陷。
例如，对于缨状微束模型，晶区和非晶区相互穿插，同时存在，在晶区中，分子链互相平行排列形成规整的结构，但晶区尺寸很小，一根分子链可以同时穿过几个晶区和非晶区，晶区在通常情况下是无规取向的；而在非晶区中，分子链的堆砌是完全无序的。
2. 影响因素1）链的对称性高分子链的结构对称性越高，越容易结晶。
如聚乙烯分子，主链上全部是碳原子，没有杂原子，也没有手性碳原子，碳原子上是清一色的氢原子，对称性好，最容易结晶，最高结晶度可达95%。
但是将聚乙烯氯化后，由于分子链对称性受到破坏，便失去了原有的结晶能力。
2）链的规整性对于主链含有手性中心的聚合物，如果手性中心的构型完全是无规的，使高分子链的对称性和规整性都被破坏，这样的高分子一般不能结晶。
高分子结构特点
高分子的结构特点：高分子是由许许多多结构单元组成的，每一结构单元相当于一个小分子，相互间以化学键连接高分子的分子量很大且有多分散性高分子主链有一定的内旋转自由度，从而赋予主链一定的柔性，由于分子热运动，链的形状不断改变结构单元间的Van de walls力非常重要交联可以使高分子的性能发生很大变化高分子的聚集态有晶态和非晶态之分，晶态比小分子的有序度低，非晶态比小分子的有序度高•高分子各结构层次之间既有区别又有联系•高分子结构是包括各个层次的综合概念，高分子的性能也是各个层次结构对性能贡献的综合表现•高分子结构层次繁多、复杂，给其性能调节和改善带来机会–合成：一次结构–加工：二、三次结构–配混：高次结构碳链高分子这类高聚物不易水解，易加工，易燃烧，易老化，耐热性较差。
杂链高分子•这类聚合物是由缩聚反应或开环聚合而成的，因主链带极性，易水解，醇解或酸解•优点：耐热性好，强度高•缺点：易水解•这类聚合物主要用作工程塑料元素有机高分子主链无C，但侧基含有机取代基这类高聚物的特点是具有无机物的热稳定性，有机物的弹性和塑性。
但强度较低。
无机高分子全部由非C原子构成梯型聚合物梯形聚合物的特点：热稳定性好，因为受热时链不易被打断，即使几个链断了，只要不在同一个梯格中不会降低分子量。
支化对聚合物性能的影响：结晶性、柔顺性、硬度、密度、熔点等短支链——规整性、结晶度、密度、熔点等长支链——主要影响溶解性能和熔体性能交联交联：不溶、不熔一般使强度、热稳定性提高热固性树脂、硫化橡胶均为交联高分子材料橡胶的硫化饱和烃类聚合物的交联通过自由基(如：辐射交联)分子的立体构型不同，导致材料性能差异PS：等规PS：规整度高，能结晶，T m=240 ︒C ，不易溶解无规PS：软化点80 ︒C ，溶于苯PP：等规PP：T m=175 ︒C ，坚韧可纺丝，也可作工程塑料无规PP：性软，无实际用途立构规整是聚合物结晶的必要条件吗？共聚物往往可改善高聚物某种使用性能：PMMA分子中的酯基有极性，使分子与分子间的作用力比PS大，所以流动性差，不易注塑成型。
高分子的构型和构象
高分子的构型和构象
高分子化合物的构型和构象是理解其物理性质和化学性质的关键所在。
下面我将自创一些关于高分子构型和构象的描述，以帮助您更好地掌握这两个概念。
首先，让我们谈谈高分子的构型。
构型是指分子中原子的空间排列方式，它是固定的，不随时间和环境的变化而改变。
对于高分子来说，由于其链状结构的特点，构型通常涉及链段之间的相互关系和整个分子链的弯曲、折叠等形态。
高分子的构型决定了其空间占据方式和与其他分子的相互作用方式，进而影响其溶解性、熔点、机械强度等物理性质。
例如，线性高分子和支化高分子的构型差异会导致它们在溶液中的行为截然不同。
接下来，我们讨论高分子的构象。
构象是指分子中原子或基团在空间中的相对位置和取向，它不同于构型，是可以随时间和环境的变化而改变的。
对于高分子而言，由于其链状结构的长度和复杂性，构象的变化尤为丰富。
高分子链可以在不同的能量状态下呈现出不同的构象，如卷曲、伸展、螺旋等。
这些构象的变化不仅影响高分子的物理性质，还与其化学反应活性密切相关。
例如，某些高分子在特定构象下可能更容易与其他分子发生反应，从而改变其化学性质。
综上所述，高分子的构型和构象是两个相互影响、相互制约的因素。
通过深入理解和掌握这两个概念，我们可以更好地揭示高分子的结构和性质之间的关系，为高分子材料的设计和应用提供有力支持。
简述高分子一级结构、二级结构和三级结构。概述及说明
简述高分子一级结构、二级结构和三级结构。
概述及说明1. 引言1.1 概述高分子是一类由重复单元组成的大分子化合物，其在自然界和工业中广泛存在。
高分子材料具有许多独特的性质和应用潜力，如塑料、橡胶、纤维和生物材料等。
了解高分子的结构是研究和开发这些材料的重要基础。
1.2 文章结构本文将主要介绍高分子的一级结构、二级结构和三级结构，并对它们的特点进行概述。
首先，我们将简要定义每个层次的结构并介绍其组成单元。
然后，我们将讨论各个层次之间的关系以及它们在高分子材料中的功能。
1.3 目的本文旨在向读者介绍高分子结构的基本概念，并帮助他们理解不同层次结构之间的关系和作用。
通过深入了解高分子结构，读者可以更好地理解高分子材料的性质以及其在各种应用领域中的应用前景。
请注意：下面所列内容仅为示例，请根据实际情况编写文章。
------------------------Introduction1. OverviewPolymers are a class of large molecular compounds composed of repeated units, which are widely present in nature and industry. Polymer materials have many unique properties and potential applications, such as plastics, rubber, fibers, and biomedical materials. Understanding the structure of polymers is an important foundation for studying and developing these materials.2. Article StructureThis article will primarily introduce the primary structure, secondary structure, and tertiary structure of polymers, and provide an overview of their characteristics. Firstly, we will briefly define each level of structure and introduce their constituent units. Then, we will discuss the relationships between these levels and their functions in polymer materials.3. ObjectiveThe aim of this article is to introduce readers to the basic concepts ofpolymer structure and help them understand the relationships and roles among different levels of structure. By gaining a deeper understanding of polymer structures, readers can better comprehend the properties of polymer materials and their potential applications in various fields.Please note:The content listed below is just an example. Please write your own content based on the actual situation.------------------------2. 高分子一级结构：2.1 定义：高分子一级结构指的是由高分子链上重复单元组成的序列和顺序。
高分子化合物的基本特征
高分子化合物的基本特征高分子化合物是由重复单元组成的大分子化合物，其具有以下基本特征：1. 高分子化合物的分子量大高分子化合物的分子量通常在几千至数百万之间，甚至更高。
这是由于其由许多重复单元组成，每个重复单元都与其他单元通过化学键连接在一起，形成长链或支链结构。
2. 高分子化合物的形态多样高分子化合物可以存在于不同的形态，包括固态、液态和悬浮态。
其中，固态高分子通常呈现出多孔、透明或不透明的物质，液态高分子则呈现出粘稠的流体性质。
3. 高分子化合物的物理性质独特由于高分子化合物的大分子结构，其物理性质与常规小分子化合物有很大的差异。
高分子化合物通常具有高强度、高柔韧性、高断裂伸长率等特点，这使得它们广泛应用于塑料、橡胶、纤维等领域。
4. 高分子化合物的化学稳定性较高高分子化合物通常具有良好的化学稳定性，对大多数溶剂和化学物质具有较高的抵抗能力。
这使得高分子化合物在各种条件下都能保持其结构和性能的稳定性。
5. 高分子化合物的热稳定性较低尽管高分子化合物具有较高的化学稳定性，但其热稳定性相对较低。
在高温下，高分子化合物容易发生分解、熔化或燃烧，因此在加工和使用过程中需要注意控制温度。
6. 高分子化合物具有吸水性许多高分子化合物具有吸水性，即能够吸收和保持水分。
这使得高分子化合物在土壤改良、水凝胶、湿敷剂等领域具有广泛的应用。
7. 高分子化合物的溶解性与极性相关高分子化合物的溶解性与其极性有关。
一般来说，极性高的高分子化合物在极性溶剂中更容易溶解，而非极性溶剂则对其溶解性较差。
8. 高分子化合物可通过共聚反应合成高分子化合物可以通过共聚反应合成，即两种或多种单体分子在化学反应中相互结合形成高分子链。
共聚反应的选择和条件可以控制高分子化合物的分子结构和性质。
9. 高分子化合物的应用广泛高分子化合物在日常生活和各个领域中应用广泛，例如塑料制品、橡胶制品、纺织品、涂料、医疗器械、电子材料等。
由于其独特的性质和广泛的应用领域，高分子化合物已成为现代化学和材料科学的重要研究领域。
聚合物的结构-02
高分子链具有特征的堆砌方式，分子链的空间形状可 以是卷曲的、折叠的和伸直的，还可能形成某种螺旋 结构． 如果高分子链是由两种以上不同化学结构的单体 所组成，那么化学结构不同的高分子链链段由于相容 性的不同，可能形成多种多样的微相结构．复杂的凝 聚态结构是决定高分子材料使用性能的直接因素．
5．交联网状结构
三、 高分子链的支化与交联
大分子链的形式有: 线型（linear） 支化（branching） 网状（network）
１、线型大分子链
一般高分子是线型的。它是由含二官能团的 反应物反应的，如前所述的聚氯乙烯和聚酯， 分子长链可以卷曲成团，也可以伸展成直线， 这取决于分子本身的柔顺性及外部条件。 线型高分子间无化学键结合，所以在受热或 受力情况下分子间可以互相移动（流动）， 因此线型高分子可在适当溶剂中溶解，加热 时可熔融，易于加工成型。
CH3 Si CH3 O
n
这类高聚物的特点是具有无机物的热 稳定性，有机物的弹性和塑性。但强度 较低。
4 、梯形聚合物
分子主链不是单链而是象“梯子” 或“双股螺旋线”。 如聚丙烯晴纤维加热时，升温过 程中环化，芳构化形成梯形结构 （进一步升温可得碳纤维），可 作为耐高温高聚物的增强填料。
CH2 CH C N CH C
a
C C
a b 顺式
b
C C
a b 反式
b 顺反异构
a
c
C C
a b 顺式
d
C C
a b 反式
d
c
立体异构的分类
空间立构——若正四面体的中心原子 上四个取代基是不对称的（即四个基 团不相同）。此原子称为不对称C原 子。 这种不对称C原子的存在会引起异构 现象，其异构体互为镜影对称，各自 表现不同的旋光性，故称为旋光异构。
高分子材料的结构和性质研究
高分子材料的结构和性质研究高分子材料是一种由大量具有重复结构的分子组成的材料，具有一系列独特的性质，如高强度、高韧性、耐热、耐腐蚀等，被广泛应用于电子、医疗、建筑、能源等各个领域。
高分子材料的性能与其结构密切相关，因此深入研究高分子材料的结构和性质具有重要意义。
一、高分子材料的结构高分子材料的结构是指由单体分子通过化学键连接而成的大分子链结构。
高分子材料主要分为线性高分子和交联高分子两类。
线性高分子是由一种或多种单体分子按线性方式连接而成的长链结构，在链端具有自由基基团，可以通过反应生成交联结构。
交联高分子是由线性高分子或多种单体分子经过交联反应形成的三维网络结构，具有良好的强度、韧性和耐热性。
高分子材料的结构形态也是影响其性能的重要因素。
高分子材料的结构形态通常分为晶体形态和非晶体形态两种。
晶体形态是指高分子链长期有序排列而形成的结晶区域，这种结构具有高力学强度和较高的熔点；非晶体形态是指高分子链没有长期有序排列而呈现的无序状态，具有较高的韧性和良好的拉伸性。
高分子材料的晶体形态和非晶体形态也会对其性能产生显著影响。
二、高分子材料的性质高分子材料的性质主要包括机械性能、热学性能、光学性能、电学性能、化学性能等。
机械性能是指高分子材料在机械载荷下的表现，包括强度、韧性、硬度等；热学性能是指高分子材料在温度变化下的表现，包括熔点、玻璃化转变温度、热膨胀系数等；光学性能是指高分子材料对光线的吸收、反射、透射等性质；电学性能是指高分子材料在电场下的导电性、介电常数等性质；化学性质是指高分子材料在各种化学试剂、环境条件下的稳定性和耐腐蚀性等。
三、高分子材料的性能研究方法高分子材料的性能研究需要一系列实验和理论方法的支持。
其中，X射线衍射、红外光谱、核磁共振谱等是研究高分子材料结构的重要手段；拉伸强度测试、压缩测试、硬度测试等是研究高分子材料机械性能的关键方法；热重分析、热膨胀测试、热导率测试等是研究高分子材料热学性能的常用手段；电导率测试、介电常数测试、电化学测试等是研究高分子材料电学性能的有力手段。
高分子结构的特点
三、简答题1、高分子结构的特点?2、表1-4数据说明了什么？试从结构上予以分析。
解：刚性因子2/12,20)/(r f h h =σ越大，说明分子链刚性越大，或柔性越小。
（1）聚二甲基硅氧烷：由于Si —O 键中氧原子周围没有侧基，且Si —O 键的键长较大，Si —O —Si 的键角也较大，所以内旋转容易，分子链极为柔顺。
（2）聚异戊二烯：由于双键上的铡基（或原子）数目较单键少，键角120°大于一般单键的109.5°，所以孤立双键邻近的单键内旋转位垒较少，分子链也非常柔顺。
（3）聚乙烯：具有一定柔顺性。
（4）聚苯乙烯：侧基较大，由于空间位阻对内旋转不利，从而刚性比聚乙烯大。
（5）硝化纤维素：主链上的六元环结构使内旋转困难。
且分子间能形成氢键，硝酸酯侧基也有极性，这些因素都大大增加分子刚性。
3、评价主链带有间隔单键和双键的聚磷腈的柔顺性。
其结构示意如下： 解：这种结构是已知的最柔顺的主链。
因为：（1）骨架键长为0.16nm ，比C —C 键长0.154nm 略长，减少了短程分子间相互作用；（2）N 的键角从C=C 双键的120°变为135°；（3）骨架的电子结构并无π键阻碍内旋转。
4、.比较以下三个聚合物的柔顺性，从结构上简要说明原因。
解：（1）的刚性最大，因为双键与苯环共轭；（2）的柔性最大，因为双键是孤立双键；（3）介于二者之间。
5、试分析纤维素的分子链为什么是刚性的？（提示：从纤维素链节结构分析阻碍内旋转的因素）解：因为：（1）分子有极性，分子链间相互作用力强；（2）六元吡喃环结构使内旋转困难；（3）分子内和分子间都能形成氢键，尤其是分子内氢键使糖苷键不能旋转，从而大大增加了刚性。
分子内氢键示意图如下：6、比较以下两种聚合物的柔顺性，并说明为什么。
解：聚氯丁二烯的柔顺性好于聚氯乙烯，所以前者用作橡胶而后者用作塑料。
聚氯乙烯有极性的侧基Cl，有一定刚性。
（完整版）高分子物理重要知识点
（完整版）⾼分⼦物理重要知识点⾼分⼦物理重要知识点第⼀章⾼分⼦链的结构1.1⾼分⼦结构的特点和内容⾼分⼦与低分⼦的区别在于前者相对分⼦质量很⾼，通常将相对分⼦质量⾼于约1万的称为⾼分⼦，相对分⼦质量低于约1000的称为低分⼦。
相对分⼦质量介于⾼分⼦和低分⼦之间的称为低聚物（⼜名齐聚物）。
⼀般⾼聚物的相对分⼦质量为104~106，相对分⼦质量⼤于这个范围的⼜称为超⾼相对分⼦质量聚合物。
英⽂中“⾼分⼦”或“⾼分⼦化合物”主要有两个词，即polymers和Macromolecules。
前者⼜可译作聚合物或⾼聚物；后者⼜可译作⼤分⼦。
这两个词虽然常混⽤，但仍有⼀定区别，前者通常是指有⼀定重复单元的合成产物，⼀般不包括天然⾼分⼦，⽽后者指相对分⼦质量很⼤的⼀类化合物，它包括天然和合成⾼分⼦，也包括⽆⼀定重复单元的复杂⼤分⼦。
与低分⼦相⽐，⾼分⼦化合物的主要结构特点是：（1）相对分⼦质量⼤，由很⼤数⽬的结构单元组成，相对分⼦质量往往存在着分布；（2）主链有⼀定的内旋⾃由度使分⼦链弯曲⽽具有柔顺性；（3）⾼分⼦结构不均⼀，分⼦间相互作⽤⼒⼤；（4）晶态有序性较差，但⾮晶态却具有⼀定的有序性。
（5）要使⾼聚物加⼯成为有⽤的材料，需加⼊填料、各种助剂、⾊料等。
⾼分⼦的结构是⾮常复杂的，整个⾼分⼦结构是由不同层次所组成的，可分为以下三个主要结构层次（见表1－1）：表1-1⾼分⼦的结构层次及其研究内容由于⾼分⼦结构的如上特点，使⾼分⼦具有如下基本性质：⽐重⼩，⽐强度⾼，弹性，可塑性，耐磨性，绝缘性，耐腐蚀性，抗射线。
此外，⾼分⼦不能⽓化，常难溶，粘度⼤等特性也与结构特点密切相关。
1.2⾼分⼦链的近程结构⾼分⼦链的化学结构可分为四类：（1）碳链⾼分⼦，主链全是碳以共价键相连：不易⽔解（2）杂链⾼分⼦，主链除了碳还有氧、氮、硫等杂原⼦：由缩聚或开环得到，因主链由极性⽽易⽔解、醇解或酸解（3）元素有机⾼分⼦，主链上全没有碳：具有⽆机物的热稳定性及有机物的弹性和塑性（4）梯形和螺旋形⾼分⼦：具有⾼热稳定性由单体通过聚合反应连接⽽成的链状分⼦，称为⾼分⼦链。
高分子材料的结构特点和性能
高分子材料是由相对分子质量比一般有机化合物高得多的高分子化合物为主要成分制成的物质。
一般有机化合物的相对分子质量只有几十到几百，高分子化合物是通过小分子单体聚合而成的相对分子质量高达上万甚至上百万的聚合物。
巨大的分子质量赋予这类有机高分子以崭新的物理、化学性质：可以压延成膜；可以纺制成纤维；可以挤铸或模压成各种形状的构件；可以产生强大的粘结能力；可以产生巨大的弹性形变；并具有质轻、绝缘、高强、耐热、耐腐蚀、自润滑等许多独特的性能。
于是人们将它制成塑料、橡胶、纤维、复合材料、胶粘剂、涂料等一系列性能优异、丰富多彩的制品，使其成为当今工农业生产各部门、科学研究各领域、人类衣食住行各个环节不可缺少、无法替代的材料.高分子材料的性能是其内部结构和分子运动的具体反映。
掌握高分子材料的结构与性能的关系，为正确选择、合理使用高分子材料，改善现有高分子材料的性能，合成具有指定性能的高分子材料提供可靠的依据。
高分子材料的高分子链通常是由103~105个结构单元组成,高分子链结构和许许多多高分子链聚在一起的聚集态结构形成了高分子材料的特殊结构。
因而高分子材料除具有低分子化合物所具有的结构特征（如同分异构体、几何结构、旋转异构）外，还具有许多特殊的结构特点。
高分子结构通常分为链结构和聚集态结构两个部分。
链结构是指单个高分子化合物分子的结构和形态，所以链结构又可分为近程和远程结构。
近程结构属于化学结构，也称一级结构，包括链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、结构单元的排列顺序、支链类型和长度等。
远程结构是指分子的尺寸、形态,链的柔顺性以及分子在环境中的构象，也称二级结构.聚集态结构是指高聚物材料整体的内部结构,包括晶体结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构等有关高聚物材料中分子的堆积情况，统称为三级结构.1。
近程结构（1）高分子链的组成高分子是链状结构，高分子链是由单体通过加聚或缩聚反应连接而成的链状分子.高分子链的组成是指构成大分子链的化学成分、结构单元的排列顺序、分子链的几何形状、高聚物分子质量及其分布。
高分子结构和形态特点
⾼分⼦结构和形态特点1. 结构⾼聚物是由许多巨⼤的分⼦构成的。
这些⼤分⼦有许多重复的结构单元组成。
某些⾼聚物的结构单元是完全⼀致的（均聚），但另⼀些则是由两种以上的结构单元混合组成（共聚），同时⼤分⼦之间⼜有各种联系。
因此必须从微观、亚微观直到宏观不同的结构层次来描述⾼聚物分⼦结构、形态和聚集态等。
⾼聚物主要分为以下结构：⼀次结构（近程结构）、⼆次结构（远程结构）、三次结构（聚集态结构）和⾼次结构的层次。
⼀次结构式是指⼤分⼦的化学组成，均聚或共聚，⼤分⼦的相对分⼦量，链状分⼦的形状如直链、⽀化、交联。
此外还包括⼤分⼦的⽴体构型如全同⽴构、间同⽴构、⽆规⽴构、顺式、反式的等的区别。
⼆次结构指的是单个⼤分⼦的形态（微观），如⽆规线团、折叠链、螺旋链等。
三次结构指的是具有不同⼆次结构的单个⼤分⼦聚集在⼀起形成的不同的聚集态结构。
如：⽆规线团构成的线团胶团、缨束状结构、⽚晶和超螺旋结构。
⾼次结构指三次结构以及与其他物质构成尺⼨更⼤的结构，如由折叠链形成的⽚晶构成球晶。
2.⾼聚物结构的测定⽅法测定结构的⽅法有X射线衍射法（⼤⾓），电⼦衍射法、中⼼散射法、裂解⾊谱-质谱、紫外吸收光谱、红外吸收光谱、拉曼光谱、微波分析法、核磁共振法、顺磁共振法、荧光光谱、偶极矩法、旋光分光法、电⼦能谱等。
测定聚集态结构的⽅法有X射线⼩⾓散射、电⼦衍射法、电⼦显微镜、光学显微镜、原⼦⼒显微镜、固体⼩⾓激光光散射等。
测定结晶度的⽅法有X射线衍射法、电⼦衍射法、核磁共振吸收（宽线）、红外吸收光谱，密度法，热分析法。
3.⾼聚物分⼦运动（转变与松弛）的测定了解⾼聚物多重转变与运动的各种⽅法，主要有四种类型：体积的变化、热⼒学性质及⼒学性质的变化和电磁效应。
测定体积的变化包括膨胀计法、折射系数测定法等；测定热学性质的⽅法包括差热分析⽅法（DTA）和差式扫描量热法（DSC）等；测定⼒学性质的变化的⽅法包括热机械法、应⼒松弛法等；还有动态测量法如动态模量和内耗等；电磁效应包括测定介电松弛、核磁共振等。
高分子材料的结构特征
(3 )构造异构 (a ) 单烯类单体形成聚合物的键接方式 对于不对称的单烯类单体，例如CH2=CHR，在聚合时就有可能 有头-尾键接和头-头(或尾-尾)键接或不规则键接三两种方式：
头-尾： 头-头或尾-尾：
42
(b )双烯类单体形成聚合物的键接方式
双烯类单体在聚合过程中有1,2加成、3,4加成和1,4加成，键接结构更 为复杂，以异戊二烯为例：
第7章 高分子材料的结构特征
1
结构单元的化学组成
近程结构
结构单元的构型 分子链的构造
一级结构
高分子链的
共聚物的序列结构
高
结构
聚
物
的
结
构
远程结构
高分子链的形态
(构象)
高分子的大小
(分子量及分布)
晶态结构
二级结构
非晶态结构
聚集态结构
取向态结构 液晶态结构
三级结构
织态结构
2
高分子结构的特点（与小分子物质相比）
22
聚苯乙烯|PS
(聚丁烯PB) 23
顺式PB(聚丁烯)在常温下是一种橡胶，而不是
硬质塑料，两者是不相容的，因此SBS具有两 相结构：PB易形成连续的橡胶相，PS易形成 微区分散区树脂中，它对PB起着交联的作用， PS是热塑性的，在高温下能流动。
24
（3）接枝共聚（graft）
• ABS树脂是丙烯腈A、丁二烯B和苯乙烯S的三 元共聚物，共聚方式上无规与接枝共聚相结 合。
• 独特的链结构。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
• 高分子链具有柔顺性。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
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1. 结构
高聚物是由许多巨大的分子构成的。
这些大分子有许多重复的结构单元组成。
某些高聚物的结构单元是完全一致的（均聚），但另一些则是由两种以上的结构单元混合组成（共聚），同时大分子之间又有各种联系。
因此必须从微观、亚微观直到宏观不同的结构层次来描述高聚物分子结构、形态和聚集态等。
高聚物主要分为以下结构：一次结构（近程结构）、二次结构（远程结构）、三次结构（聚集态结构）和高次结构的层次。
一次结构式是指大分子的化学组成，均聚或共聚，大分子的相对分子量，链状分子的形状如直链、支化、交联。
此外还包括大分子的立体构型如全同立构、间同立构、无规立构、顺式、反式的等的区别。
二次结构指的是单个大分子的形态（微观），如无规线团、折叠链、螺旋链等。
三次结构指的是具有不同二次结构的单个大分子聚集在一起形成的不同的聚集态结构。
如：无规线团构成的线团胶团、缨束状结构、片晶和超螺旋结构。
高次结构指三次结构以及与其他物质构成尺寸更大的结构，如由折叠链形成的片晶构成球晶。
2.高聚物结构的测定方法
测定结构的方法有X射线衍射法（大角），电子衍射法、中心散射法、裂解色谱-质谱、紫外吸收光谱、红外吸收光谱、拉曼光谱、微波分析法、核磁共振法、顺磁共振法、荧光光谱、偶极矩法、旋光分光法、电子能谱等。
测定聚集态结构的方法有X射线小角散射、电子衍射法、电子显微镜、光学显微镜、原子力显微镜、固体小角激光光散射等。
测定结晶度的方法有X射线衍射法、电子衍射法、核磁共振吸收（宽线）、红外吸收光谱，密度法，热分析法。
3.高聚物分子运动（转变与松弛）的测定
了解高聚物多重转变与运动的各种方法，主要有四种类型：体积的变化、热力学性质及力学性质的变化和电磁效应。
测定体积的变化包括膨胀计法、折射系数测定法等；测定热学性质的方法包括差热分析方法（DTA）和差式扫描量热法（DSC）等；测定力学性质的变化的方法包括热机械法、应力松弛法等；还有动态测量法如动态模量和内耗等；电磁效应包括测定介电松弛、核磁共振等。
4.高聚物性能的测定
高聚物的力学性能主要是测定材料的强度和模量以及变形。
试验的方法有很多种，有拉伸、压缩、剪切、弯曲、冲击、蠕变、应力松弛等。
静态力学性能试验机有静态万能材料试验机，专用应力松弛仪、蠕变仪、摆锤冲击机、落球冲击机等，动态力学试验机有动态万能材料试验机、动态粘弹谱仪、高低频疲劳试验机。
材料本体的粘流行为主要是测定粘度和切变速率的关系、剪应力与切变速率的关系等，采用的仪器有旋转粘度计、熔融指数测定仪、高压电击穿试验机等。
材料的电学性能主要有电阻、介电常数、介电损耗角正切、击穿电压，采用仪器有电阻计，电容电桥介电性能测定仪、高压电击穿试验机等。
材料的热性能，主要有导热系数、比热、热膨胀系数、耐热性、耐燃性、分解温度等。
测定仪器有高低温导热系数测定仪、差示扫描量热仪、量热计、线膨胀和体膨胀测定仪、马丁耐热仪和维卡耐热仪、热失重仪、硅碳耐燃烧试验机等。