高分子材料结构特点及形成原因
高分子化合物
高分子材料的结构特点及形成原因摘要：高分子材料是以高分子化合物为主要组分的材料，分为有机高分子材料（塑料、橡胶、合成纤维）和无机高分子材料(松香、纤维素)。
高分子材料的结构，包括高分子链结构、晶体结构和微区结构等，不同结构的高分子，而这些结构决定了高分子材料的特殊性能，研究高分子材料的结构特点和形成原因，对新材料的研制具有重要意义。
关键字：高分子材料；结构特点；形成高分子材料是以高分子化合物为基础的材料。
高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料,高分子由碳、氢、氧、硅、硫等元素组成，之所以称为高分子，就是因为它的分子量高，常用高分子材料的分子量在几百到几百万之间，高分子量对化合物性质的影响就是使它具有了一定的强度，从而可以作为材料使用，高分子化合物一般具有长链结构，每个分子都好像一条长长的线，许多分子纠集在一起，就成了一个扯不开的线团，这就是高分子化合物具有较高强度，可以作为结构材料使用的根本原因。
高分子化合物有天然的，也有人工合成的，工业用高分子材料一般是人工合成的。
1.基本概念高分子材料是以高分子化合物为主要组分的材料。
常称为聚合物或高聚物。
分为有机高分子材料（塑料、橡胶、合成纤维）和无机高分子材料(松香、纤维素)。
高分子化合物的分子量一般>104，以C、H元素为主。
高聚物是由许多相同的、简单的结构单元通过共价键重复连接而成的高分高聚物，分子量通常可达104～106。
1.1高分子化合物的组成由一种或几种简单的低分子化合物通过共价键重复连接（形成大分子链）而成。
如由乙烯合成聚乙烯: CH2=CH2+CH2=CH2+⋅⋅⋅→-CH2-CH2-CH2-CH2- ⋅⋅⋅,可简写成 nCH2=CH2→[CH2=CH2]n。
1.2高分子化合物的合成（1）加聚反应由一种或多种单体相互加成，或由环状化合物开环相互结合成聚合物的反应。
一种和多种分别对应着均聚物和共聚物。
加聚反应的单体是带有双键或叁键的不饱合键的化合物，反应是通过一连串的单体分子间的互相加成反应来完成的。
高分子材料的特点
高分子材料的特点
高分子材料是由长链分子构成的材料，具有以下特点：
1. 分子量大：高分子材料的分子量通常在千到百万级别。
由于分子量大，高分子材料具有较高的强度和刚度，能够承受较大的外部力和变形。
2. 高分子材料具有较低的密度：由于高分子材料的分子结构具有空隙，所以其密度较低。
这使得高分子材料在实际应用中起到轻量化的作用，例如航天器和汽车等领域。
3. 高分子材料具有良好的耐腐蚀性：高分子材料由于具有惰性和非极性等特性，因此具有良好的耐腐蚀性。
它们可以耐受酸碱溶液、溶剂和氧化剂等常见的腐蚀介质。
4. 高分子材料具有较高的绝缘性能：由于高分子材料的分子结构中存在大量的非极性键和空隙，所以它们具有较高的绝缘性能。
这使得高分子材料在电气和电子领域中得到广泛应用。
5. 高分子材料具有较好的加工性：高分子材料一般可以通过热塑性和热固性两种不同的方法进行加工。
在加工过程中，高分子材料可以通过挤压、注塑、吹塑等方法制备成各种形状复杂的产品。
6. 高分子材料具有良好的可塑性和可变性：高分子材料的分子结构较为灵活，可以通过控制化学结构和加工工艺等方法来调节其物理和化学性质。
这使得高分子材料具有很好的可塑性和
可变性，可以根据实际需要来设计和制备各种特定性能的材料。
总之，高分子材料具有分子量大、密度低、耐腐蚀、绝缘、加工性好、可塑性和可变性等特点，因此在各个领域都有广泛的应用。
例如，高分子材料在汽车工业中用于制造轻量化部件、在医疗领域中用于制造生物医用材料、在建筑领域中用于制造隔热材料等。
高分子材料的特点使得它们具有广阔的发展前景。
高分子材料的结构及其性能
高分子材料的结构及其性能1. 引言高分子材料是由大量重复单元构成的大分子化合物，具有重要的工程应用价值。
其结构和性能之间的关系对于材料科学和工程领域的研究至关重要。
本文将介绍高分子材料的结构特点，并探讨其与性能之间的关系。
2. 高分子材料的结构高分子材料的结构可以分为线性结构、支化结构、交联结构以及共聚物结构等。
不同结构的高分子材料具有不同的特点和应用领域。
线性结构是最简单的高分子材料结构，由一条长链构成，链上的重复单元按照一定的顺序排列。
线性结构的高分子材料具有较高的可拉伸性和延展性。
2.2 支化结构支化结构在线性结构的基础上引入了支链，可以增加高分子材料的分子间距离，提高其熔融性和热稳定性。
支化结构的高分子材料常用于塑料制品的生产。
2.3 交联结构交联结构是指高分子材料中分子之间通过共价键形成网络结构。
交联结构的高分子材料具有较高的强度和硬度，常用于橡胶制品的生产。
共聚物是指由两种或两种以上不同单体按照一定比例聚合而成的高分子化合物。
共聚物结构的高分子材料具有多种物化性质的综合优点，广泛应用于各个领域。
3. 高分子材料的性能高分子材料的性能与其分子结构密切相关，主要包括力学性能、热学性能、电学性能和光学性能等。
3.1 力学性能高分子材料的力学性能包括强度、韧性、硬度等指标。
线性结构的高分子材料通常具有较高的延展性和可拉伸性，而交联结构的高分子材料则具有较高的强度和硬度。
3.2 热学性能高分子材料的热学性能包括熔点、热膨胀系数、导热系数等指标。
分子结构的不同会对高分子材料的热学性能产生显著影响，如支化结构的高分子材料通常具有较低的熔点和较高的热膨胀系数。
3.3 电学性能高分子材料的电学性能主要包括导电性和介电性能。
共聚物结构的高分子材料常具有较高的导电性，而线性结构的高分子材料则通常具有较好的介电性能。
3.4 光学性能高分子材料的光学性能指材料对光的吸收、透过性和反射性等特性。
不同结构的高分子材料在光学性能上也会有所差异，如支化结构的高分子材料通常具有较高的透光性。
高分子聚合物结构特点与性能
塑料成料的结构特点、物 理状态、热力学曲线与加工适应性、流变性质、熔体弹性、 加热与冷却、成型过程的物理与化学变化等。 目的与要求 (1)掌握聚合物的结构类型与物理状态。 (2)了解聚合物的流变方程，并会定性应用分析。 (3)掌握聚合物成型过程中的物理与化学变化。 (4)了解聚合物熔体的弹性及残余应力。
Shenyang Ligong University
1）线型聚合物的物理特性具有弹性和塑性，在适当的溶剂 中可溶解，当温度升高时，则软化至熔化状态而流动，可 以反复成型，这样的聚合物具有热塑性。 2）体型聚合物的物理特性是脆性大、弹性较高和塑性很低， 成型前是可溶和可熔的，而一经硬化成型后，就成为不溶 不熔的固体，即使在再高的温度下（甚至被烧焦碳化）也 不会软化，因此，又称这种材料具有热固性。
2．聚合物的流变方程
1）牛顿流动规律 流体在管道内流动时，可呈现层流和湍流两种不同的流动状态。
层流也称为“黏性流动”，当流速很小时，流体分层流动，互不混合， 称为层流。其特征是流体的质点沿着平行于流道轴线方向相对运动，与边壁 等距离的液层以同一速度向前移动，不存在任何宏观的层间质点运动，因而 所有质点的流线均相互平行。 湍流又称“紊流”，当流速增加到很大时，流线不再清楚可辨，流场中 有许多小漩涡，层流被破坏，相邻流层间不但有滑动，还有混合。这时的流 体作不规则运动，有垂直于流管轴线方向的分速度产生。其特征是流体的质 点除向前运动外，还在主流横向上作无规则的任意运动，质点的流线呈紊乱 状态。
Shenyang Ligong University
Shenyang Ligong University
(2)熔体破裂： 指当一定熔融指数的聚合物在恒温下通过喷嘴口时当 流速超过某一数值时，熔体表面即发生横向裂纹。
有机材料 高分子材料-概述说明以及解释
有机材料高分子材料-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述：有机材料和高分子材料作为重要的材料类别，在各个领域都有着广泛的应用。
有机材料是指由含碳的化合物组成的材料，具有丰富的化学性质和多样的结构形式。
而高分子材料则是由大量重复单体组成的聚合物，具有高分子量和可塑性等特点。
本文将对有机材料和高分子材料的特性、制备方法以及在各领域的应用进行系统地介绍和探讨。
通过深入研究这两种材料，我们可以更好地理解它们的优势和局限性，为未来材料设计和应用提供更多的思路和可能性。
1.2 文章结构文章结构部分主要介绍了整篇文章的框架和内容安排。
本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分包括概述、文章结构和目的三个小节。
在概述部分，将简要介绍有机材料和高分子材料的概念，引出本文的研究重点。
文章结构部分即本部分，解释了整篇文章的目录结构，为读者提供了整体了解。
正文部分包括有机材料、高分子材料和特性与应用三个小节。
在有机材料和高分子材料部分，将详细介绍它们的定义、特点、制备方法等内容。
特性与应用部分则会探讨它们在不同领域的应用和未来发展趋势。
结论部分包括总结、展望和结论三个小节。
在总结部分，将对本文涉及的内容进行概括总结；展望部分将展望有机材料和高分子材料未来发展的方向和趋势；结论部分则是对本文研究内容的结论和观点阐述。
通过上述结构，读者可以清晰地了解本文的内容安排和重点部分，有助于更好地理解和阅读全文。
1.3 目的文章目的是探讨有机材料和高分子材料在科学研究和工业应用中的重要性和价值。
通过对这两类材料的特性和应用进行深入分析，我们旨在帮助读者了解其在材料科学领域中的广泛应用和未来发展方向，从而促进这些材料的进一步研究和应用。
同时，我们也希望通过这篇文章的撰写，加深对有机材料和高分子材料在可持续发展和环境保护方面的潜在作用的认识，为未来的材料设计和应用提供一定的参考和启发。
2.正文2.1 有机材料有机材料是由含有碳原子骨架的化合物构成的材料，通常以碳、氢、氧、氮等元素为主要成分。
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。
高分子材料定义
高分子材料定义高分子材料是一种由大量重复单元组成的聚合物材料，具有高分子量、高强度、高韧性、耐热性、耐腐蚀性等特点。
它们广泛应用于各个领域，如塑料、橡胶、纤维等。
一、聚合物的基本概念聚合物是由许多相同或不同的单体分子通过化学键连接而成的大分子化合物。
单体是指具有反应活性的小分子化合物，它们可以通过共价键连接形成长链或支链结构。
聚合反应可以通过加热、辐射等方式进行。
二、高分子材料的特点1. 高分子量：由于聚合物是由大量单体组成的，因此其相对分子质量较大，通常在几千到数百万之间。
2. 高强度：高分子材料具有较好的机械性能，如拉伸强度和硬度等。
3. 高韧性：高分子材料具有良好的延展性和抗冲击性能，在受力时不容易断裂。
4. 耐热性：部分高分子材料可以在高温下保持稳定，并且不容易燃烧。
5. 耐腐蚀性：高分子材料对酸、碱等化学物质具有较好的耐受性。
三、高分子材料的分类1. 按来源分类：天然高分子和合成高分子。
天然高分子是指从大自然中提取或分离得到的聚合物，如木材、天然橡胶等；合成高分子是指通过人工手段制备的聚合物，如聚乙烯、聚苯乙烯等。
2. 按结构分类：线性高分子、支化高分子和交联高分子。
线性高分子是由一条链组成的聚合物，支化高分子是在主链上附加了支链结构，交联高分子则是由多条链相互连接而成的网状结构。
3. 按用途分类：塑料、橡胶、纤维等。
塑料是指可塑性较好的聚合物材料，可用于制造各种日用品和工业产品；橡胶则具有良好的弹性和耐磨性能，常用于轮胎、密封件等领域；纤维则具有良好的柔软度和抗拉强度，常用于纺织品和绝缘材料等领域。
四、高分子材料的应用高分子材料广泛应用于各个领域，如建筑、汽车、电子、医疗等。
其中，塑料是最常见的高分子材料之一，它可以制成各种形状和颜色的制品，如塑料袋、塑料桶、塑料玩具等。
橡胶则常用于制造轮胎、密封件等产品。
纤维则可以制成各种服装和家居用品。
五、高分子材料的发展趋势随着科技的不断进步，高分子材料也在不断发展。
高分子材料结构特点及形成原因
高分子材料结构特点及形成原因段星宇123511028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及时到几百，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。
高分子材料也称为聚合物材料，它是以聚合物为基体组分的材料，除基本组分聚合物之外，为获得具有各种实用性能或改善其成型加工性能，一般还有各种添加剂。
高分子材料之所以成为聚合物材料是由于高分子材料一般是由大量小分子化合物在一定条件下发生聚合反应，当聚合分子量达到一定值时，聚合物的性质显著改变，从而具备单独小分子化合物不可能具有的特殊性质。
因此，高分子材料目前已被广泛应用于各个领域。
影响物质性能的因素有很多，其中最重要的是化学组成和结构特点。
很显然，由不同的小分子聚合而成的聚合物具有不同的结构和性质。
对高分子材料而言，决定其性质的主要是其结构特点，原因是高分子材料由无数小分子通过一定的形式结合在一起的过程中有多种结合方式，而不同的结合方式势必会影响到材料的性质。
大多数高分子材料均具有以下结构特点：高分子材料的链结构，高分子链通常由103到105个结构单元构成；由于高分子链聚集形态的不同导致高分子材料不同的晶体结构；由于各种添加剂的加入，会使得高分子材料的局部结构发生改变，类似于普通晶体的掺杂特性。
高分子材料的结构研究包括两部分：高分子链的结构：指单个高分子化合物分子的结构和形态，可分为近程结构和远程结构。
高分子聚集结构：高聚物材料整体的内部结构，即高聚物中分子的堆积情况，又称为三级结构。
高分子链的结构近程结构：又称为一级结构。
主要指结构单元的化学结构，立体化学构型，它包括分子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“构造”情况，以及某些取代基在空间排列所构成的“构型”。
远程结构：又称为二级结构，是指孤立的高分子链，包括分子的大小和形态、链的柔顺性以及分子在各种环境中所采取的“构象”。
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。
高分子材料的结构与性质
高分子材料的结构与性质高分子材料是一类由大量重复单元组成的大分子化合物。
这些重复单元通过共价键或其他化学键相连，形成长链或网络结构。
高分子材料的结构与性质密切相关，它们的结构决定了它们的物理、化学以及力学性能。
本文将探讨高分子材料的结构与性质之间的关系。
1. 高分子的化学结构高分子材料的化学结构可以分为线性结构、支化结构和交联结构三种。
1.1 线性结构线性结构的高分子材料由直链或分支较少的链状分子构成。
它们的链状结构使得分子之间的间距较大，容易流动。
因此，线性高分子材料具有良好的可塑性和可加工性。
然而，由于链状结构的易滑动性，线性高分子材料的强度和刚性相对较低。
1.2 支化结构支化结构的高分子材料具有较多的侧基或支链。
支化结构的引入可以增加分子之间的交联点，增强高分子材料的强度和刚性。
同时，支化结构还可以减缓分子链的运动，提高高分子材料的熔点和玻璃化转变温度。
支化结构的高分子材料在保持流动性的同时，还具有较高的强韧性和抗拉强度。
1.3 交联结构交联结构是高分子材料中的三次结构，通过交联点将多个线性或支化的高分子链连接在一起，形成一个三维网络结构。
交联结构的高分子材料具有优异的机械性能，高强度、高耐磨性和高温稳定性。
然而，交联结构的高分子材料通常较脆硬，不易加工。
2. 高分子的物理性质高分子材料的物理性质主要包括熔点、玻璃化转变温度和热胀缩性。
2.1 熔点高分子材料的熔点取决于其结晶性和分子量。
结晶性较高的高分子材料通常具有较高的熔点，因为结晶部分的分子排列更加有序，分子之间的相互作用更强。
另外，分子量较高的高分子材料由于分子间的范德华力较强，也会导致较高的熔点。
2.2 玻璃化转变温度玻璃化转变温度是高分子材料从玻璃态转变为橡胶态的临界温度。
玻璃化转变温度与高分子材料的结构和分子量密切相关。
结晶度较高的高分子材料通常具有较高的玻璃化转变温度，因为结晶区域的链状排列限制了链段的运动。
另外，分子量较大的高分子材料由于分子间的交联较多，也会导致较高的玻璃化转变温度。
高分子材料的结构
碳链的各种构象
2.高分子链的柔顺性
定义：高分子能够由于构象的变化而获得的不 同卷曲程度的特性。
表示方法：利用末端矩h来衡量。
h越小，卷曲越严重。 柔顺性主要取决于末端矩和链段的长度。
影响高分子柔顺性的因素
a、主链结构
单键 含有芳杂环 含有孤立双键
b、侧基性质
侧基极性 侧基体积 侧基对称性
第三章 高分子材料的结构
❖高分子材料：是以有机高分子化合物为主要组 分（适当加入添加剂）的材料。
❖包括 天然的：如淀粉、羊毛、纤维素、天然橡胶。 人工合成的：塑料、合成橡胶、合成纤维。
❖性能特点：重量轻、耐腐蚀、电绝缘性能优良， 可塑性好、易加工成型 、原料丰富、价格低廉。 但不耐高温和容易老化。
本章内容
侧基一般是有机取代基 —H，—Cl，—OH，—CH3，
O , —C—NH2
二、结构单元的键接方式和构型
1.键接方式
一种单体的加聚形式：
两种或两种以上单体的加聚形式：
2.空间构型
高分子中结构单元由化学键所构成的空间排布称为分子 链的构型。
如 ：乙烯类高分子链的立体异构
三、高分子链的几何形状
高分子链通常呈现线形、支化、交联和体型等形 态，也有星形、梳形、梯形等特殊形态。
胶
性 聚
合合
物物
聚合物的结构
聚合物是由许多单个的高分子链聚集而成，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。
一级结构 结构单元的化学组成、连接顺序、
聚
链结构
近程结构 立体构型，以及支化、交联等
合
二级结构 高分子链的形态（构象）以及高
高分子材料的特点
高分子材料的特点
高分子材料是一类具有特殊结构和性能的材料，其主要特点包括分子量大、结
构多样、性能丰富、加工性好等。
下面将从这几个方面详细介绍高分子材料的特点。
首先，高分子材料的分子量通常都非常大，一般在千到百万之间。
这是因为高
分子材料是由大量重复单元组成的，这些重复单元通过共价键或者物理吸附力相互连接而成。
因此，高分子材料的分子量往往比较大，这也决定了高分子材料的独特性能。
其次，高分子材料的结构非常多样化。
高分子材料可以通过改变单体的种类、
摩尔比、反应条件等途径来合成，因此可以得到各种不同结构的高分子材料。
这种多样性使得高分子材料可以具有不同的性能和用途，从而满足不同领域的需求。
另外，高分子材料的性能非常丰富。
高分子材料可以具有很高的强度和硬度，
也可以具有很好的柔韧性和延展性，甚至还可以具有导电性、光学性能等特殊性能。
这种丰富的性能使得高分子材料在各个领域都有广泛的应用，比如塑料制品、橡胶制品、纤维材料等。
此外，高分子材料的加工性也非常好。
高分子材料可以通过热压、注塑、挤出、吹塑等多种加工工艺来加工成各种形状的制品。
而且高分子材料的加工成本低，生产效率高，因此在工业生产中得到了广泛的应用。
综上所述，高分子材料具有分子量大、结构多样、性能丰富、加工性好等特点。
这些特点使得高分子材料在各个领域都有着广泛的应用前景，也为高分子材料的研究和开发提供了广阔的空间。
随着科学技术的不断进步，相信高分子材料在未来会有更加广阔的发展前景。
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。
高分子材料和小分子材料的结构差异
高分子材料和小分子材料的结构差异高分子材料和小分子材料是化学领域中的两大分类，他们存在着较大的结构差异。
一、高分子材料的结构1、大分子结构：高分子材料，又称为聚合物、高聚物，由大量的原子组成，形成一个有机物，拥有大分子结构。
由于其分子式中含有大量单元，从而具有较大的分子质量，使材料具有较高的单体模量或单体硬度，无论密度还是弹性模量都较小，可产生机械回收率，及丰富的外形结构随着使用环境而改变，使得高分子材料具有良好的耐磨性、耐热性、耐腐蚀性和无毒性等性能，具有多孔形状的易熔性、发泡性和可溶于液体的特性，使其在材料应用领域越来越广泛。
2、非等比分子结构：高分子材料也有一种非等比数单元组成的化合物，可提供特定的非等比结构，并具有更强的力学和柔韧性，可改变高分子材料的物理性能，以满足不同行业的不同需求。
二、小分子材料的结构1、独立分子结构：小分子材料指的是原子或离子个数不多，分子量小的物质，比如石油中的炼油原料，它们的分子具有相对固定的结构，并具有多种性能特征，可用来制造一系列特殊形状的高性能材料，如耐高温材料、耐机械材料、耐腐蚀材料和复合材料等，因其具有较好的适应性，灵活性和耐久性，能够在特殊环境下牢固耐用。
2、低温熔点──聚合物结构：此外，小分子材料也具有相对低温熔点──聚合物结构，这种结构可以在低温条件下得到结晶，进而产生凝胶和树脂状的物质，具有高强度的性能，通常结合溶剂就可以让小分子材料更容易溶解和熔化，有助于研发新型材料。
总之，高分子材料有更大的分子式，具有较大的体积和弹性，易于溶解、可改变形状和多孔性，而小分子材料具有更小的分子式，构成独立分子结构并具有相对较低的熔点和较强的力学性能，通常用以制造抗机械、抗化学、抗高温或抗环境等材料。
高分子材料的合成与结构性能关系研究
高分子材料的合成与结构性能关系研究高分子材料是当今世界在化学领域中得到广泛应用的重要材料之一。
由于高分子材料具有优异的物理化学性质、广泛的适用范围以及多样的化学修饰方式，因此成为了科学研究和产业应用领域的热点之一。
高分子材料的性能与合成方法、分子结构、化学修饰等因素密切相关，并且在实际应用中也起着重要的作用。
因此，研究高分子材料的合成与结构性能关系将有助于深入了解其性能及其在实际应用中的作用，从而为高分子材料的开发提供理论基础和实践指导。
1. 高分子材料的合成高分子材料的合成主要有三种方法：自由基聚合、离子聚合和羧基酸催化聚合。
自由基聚合是目前应用最广的方法之一，其原理是通过自由基引发剂使单体分子不断聚合。
离子聚合是在一定条件下，利用阴离子或阳离子作为引发剂进行聚合反应。
羧基酸催化聚合是利用酸性稳定化剂将单体和聚合物交替加入聚合容器中，并在低温条件下进行聚合反应。
这三种合成方法各有优缺点，有针对性地选择合成方法可以获得更好的聚合效果和产物质量。
2. 高分子材料的分子结构高分子材料的分子结构主要包括直链型、支链型、随机型、交替共聚型、嵌段共聚型等。
直链型高分子材料是指聚合单体直接通过共价键相互结合而形成的长链状聚合物。
支链型高分子材料是在直链聚合物上引入支链结构而形成的聚合物。
随机型高分子材料是指聚合单体按随机分布在聚合物中形成的聚合物。
交替共聚型和嵌段共聚型高分子材料是指不同种类单体以规律的方式交替聚合成链状分子。
3. 高分子材料的化学修饰高分子材料的化学修饰主要包括酯化、胺化、磺化、氧化、还原等。
这些修饰方式根据不同的化学反应原理，在高分子材料中引入不同的官能团，改变了材料的一些性能。
例如，酯化反应可以使聚合物表面增加羟基，增加水与聚合物的相互作用力，提高材料吸水性能；氧化反应可以引入羧基或羟基，增加材料的亲水性；磺化反应可以提高聚合物的耐高温、耐溶剂等性能。
4. 高分子材料的结构性能关系研究高分子材料的结构性能关系是研究高分子材料性质的基础。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高分子材料的结构特点及形成原因
刘海翔103511072
摘要：简单综述了高分子材料的结构特点，包括高分子链结构、晶体结构和微区结构等，同时简要阐述这些结构特点是如何形成的。
关键字：高分子材料；结构特点
高分子材料也称为聚合物材料，它是以聚合物为基体组分的材料，除基本组分聚合物之外，为获得具有各种实用性能或改善其成型加工性能，一般还有各种添加剂。
高分子材料之所以成为聚合物材料是由于高分子材料一般是由大量小分子化合物在一定条件下发生聚合反应，当聚合分子量达到一定值时，聚合物的性质显著改变，从而具备单独小分子化合物不可能具有的特殊性质。
因此，高分子材料目前已被广泛应用于各个领域。
影响物质性能的因素有很多，其中最重要的是化学组成和结构特点。
很显然，由不同的小分子聚合而成的聚合物具有不同的结构和性质。
对高分子材料而言，决定其性质的主要是其结构特点，原因是高分子材料由无数小分子通过一定的形式结合在一起的过程中有多种结合方式，而不同的结合方式势必会影响到材料的性质。
大多数高分子材料均具有以下结构特点：高分子材料的链结构，高分子链通常由103到105个结构单元构成；由于高分子链聚集形态的不同导致高分子材料不同的晶体结构；由于各种添加剂的加入，会使得高分子材料的局部结构发生改变，类似于普通晶体的掺杂特性。
高分子的链结构
高分子链结构是指单个高分子化合物分子的结构，链结构主要包括高分子链的组成与结构和高分子链的分子量与构象。
高分子链的组成是由聚合单体决定的，通常对某一种高分子材料而言，单体的组成并不是研究的主要对象。
即使高分子链具有相同的组成，材料的性能也可能不同，这可能与高分子链的形态有关。
图１展示了常见的分子链形态。
图1.高分子链的多种形态
以聚乙烯为例，高分子链的组成都是以CH2=CH2为结构单元，但是当聚合条件不一样时，聚合产物分为高密度聚乙烯和低密度聚乙烯。
高密度聚乙烯的高分子链呈线性结构，支链较少，因而结晶度高，具有较好的热塑性和较高的强度；低密度聚乙烯虽以线性支链为主，但存在较多的长短支链，因而结晶度较低，具有质轻、性柔、耐冲击等特性。
对非对称的单体而言，在形成高分子链时，两个分子的连接方式的差异也会形成不同结构特点的高分子材料。
连接方式包括三种：头-头，头-尾，尾-尾。
支链的形成、连接方式的不同等都与聚合过程的工艺条件有关。
如高密度聚乙烯又称为低压聚乙烯，及生产的压力较低；相应地，低密度聚乙烯则称为高压聚乙烯。
可以看出，支链的形成与压力有关。
同时，两种聚乙烯在聚合过程中使用的催化剂等其他添加剂的不同也会对链结构产生一定的影响。
晶体结构
结晶使高分子链规整排列，堆砌紧密，因而增强了分子链间的作用力，使聚合物的密度、强度、硬度、耐热性、耐溶剂性、耐化学腐蚀性等性能得以提高，从而改善塑料的使用性能。
但结晶使高弹性、断裂伸长率、抗冲击强度等性能下降，对以弹性、韧性为主要使用性能的材料是不利的。
如结晶会使橡胶失去弹性，发生爆裂。
首先要指出的是，高分子材料都是非晶或部分结晶材料，也就是说高分子材料中几乎没有完整的晶体结构，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。
通常用内聚能密度来衡量链与链之间的相互作用力的大小，内聚能密度的大小一般决定了材料的相变能。
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、晶态和取向结构。
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。
形成高分子材料这种晶态结构的原因为：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，使得在高分子晶体内部往往含有比低分子晶体更多的晶格缺陷。
聚合物的结晶性能与分子链结构密切相关，凡分子结构对称（如聚乙烯）、规整性好（如有规立构聚丙烯）、分子链相互作用强（如能产生氢键或带强极性基团，如聚酰胺等）的聚合物易结晶。
此外，分子链越简单、取代基空间位阻越小的聚合物结晶速度一般较快。
与普通小分子一样，结晶条件如温度、应力及杂质都会显著影响聚合物的结晶。
如温度，温度对结晶速度的影响极大，有时温度相差甚微，但结晶速度常数可相差上千倍。
高分子材料结晶度一般只有50%～85%，特殊情况可达到98%。
在结晶聚合物中，晶区与非晶区相互穿插，紧密相连，一个大分子链可以同时穿过许多晶区和非晶区。
高聚物的取向结构主要与结晶时的外应力有关。
在外力作用下，卷曲的大分子链沿外力方向平行排列而形成的定向结构。
有单轴(一个方向)和双轴(相互垂直两个方向)两种取向。
取向后聚合物呈现明显的各向异性，材料的强度大大增加。
取向对聚合物的光学性质、热性质等也会产生影响。
微区结构
微区结构指高分子材料中,因大分子间的物理和化学作用，以及大分子与聚合物间(如填料等)相互作用形成的聚集体的排列状态、形状和尺寸。
微区结构的排列是大分子链的聚集状态，近程有规，具有一定形状分布。
典型高聚物晶态中的有序微区具有三维有序的周期性结构。
然而，晶态高聚物的有序微区相当小（只有几到几十纳米），晶区中三维有序的重复周期性也不理想。
此外，当对高聚物进行掺杂改性时，加入的杂质会与高聚物本体以一定的形式键合，在高聚物的局部形成独特的结构。