第二讲-高分子材料结构及其应用总结

高分子形态： 高分子是很长的链状分子，是由相当大数目 （约103～105数量级）的单体单元经键合而成 的，其中每一个单体单元相当于一个小分子， 故高分子链间有很强的作用力（范德华力、 氢键力、静电力和疏水力等等），而且，一 般高分子主链都有一定的内旋转自由度，这 些特点导致高分子结构的复杂性和多样性。
如果不同长度的侧链沿着（假想的）主链和沿着侧链是无 规分布的，属无规支化高分子，由于它们类似于树木，故 也叫树状高分子（tree polymer）。
树枝链是一类新的超支化分子，高度支化的结构使得它们的物 理化学性质有时与线性分子大相径庭，比如其溶液的黏度随分 子量增加出现极大许多不寻常的性质使其无论在有机合成上， 还是在药物科学方面都有许多潜在的用途。
第三节 构 象
“构象”是有机化学的名词，表示在单键周围的原子和原子基团 的旋转产生的空间排列。在大分子科学中，这样的构象叫做微 构象或局部构象。高聚物分子具有沿着主链的微构象序列，从 而导致宏构象或分子构象（molecular conformation） （IUPAC）。 1.3.1 微构象和宏构象 微构象（microconformation）又称高分子主链键构象，即 是高分子主链中一个键的构象。它是由分子的构造和构型决 定的，同时在链中采取哪些种类的微构象还依赖于温度和高 聚物分子同分子周围环境的相互作用。因此，高分子链在溶 液、熔融和结晶态中的宏构象（macrocoformation）可以不 一样，即高分子链的形状不同。
名词解释：大分子和高分子
大分子（ macromolecule）：是由大量原子组成的，具有相对 高的分子质量或分子重量，可溶性的合成大分子的分子量从几 百至几百万或上千万；而某些生物大分子的分子量甚至达几亿。 大分子对结构没有什么特指，例如酶分子是大分子，是由至多 20 个不同的取代基 R 以非重复序列排列的几百或几千个α-- 氨 基酸单元组成的。 聚合物分子（polymer molecule）：也叫高聚物分子，通常 简称为高分子。就字面上它是一个由许多（poly）部分（mer） 组成的分子，然而它的确包含多重重复之意。 由上定义可知，一个聚合物分子总是一个大分子，但是一个 大分子不一定是聚合物分子。
第二章 晶态高聚物结构
70年前，高聚物科学工作者已利用X射线衍射测得高聚物晶 胞尺寸在1－2μm左右，但当时因很多受“胶体缔合论”束缚的 科学家认为所谓大分子尺寸不会大于X射线测定的晶胞尺寸， 由 H. Standinger提出的链长可达几百纳米的大分子概念遭到 了强烈反对，Standinger坚持自己发现大分子的科学真理，表 现了高度勇气，开拓了一个崭新的研究领域由于他卓著的贡献， 1953年，他的“链状高分子化合物的研究”被授予诺贝尔奖。 产生上述反科学真理的主要原因，是人们当时对高分子结晶 的特点还不了解，下面先简述高分子结晶的特点。
链中无规则排列。 A+B+B+A+B+A+A+A+B……..
交替共聚物（alternating copolymer）:来自单体 A的
单体单元 “a”和来自单体B的单体单元“b”在共聚物分子 中交替分布，它本身是周期共聚物的一种特殊情况。 A+B+A+B+A+B+A+B………
1． 1． 4
一、二和三维大分子
第一节 构 造 1.1.1 高分子单体、单体单元和键接结构
聚合物分子式表示的高分子上单体单元（链节）的数目 N叫做聚合度。 通常对于由N值较小的分子组成的物质叫做齐聚物。
1．1．2 基于过程的高分子
从一种单体经聚合而得到的聚合物称为“均聚物” 从两种或两种以上单体合成的聚合物称为“共聚物”
无规共聚物（random copolymer）：单体单元在分子
第一章 高分子的分子结构
结构形成：
物质的分子结构是指在平衡态下分子中各原于的 几何排列，是单个分子的结构在分子中的原子之间存 在两种相反的作用力：吸引力和排斥力。在键合原子 之间存在各种键合力：共价键、配位键、氢键及离子 键等等；非键合原子和基因之间存在范德华引力，但 当非键合原子和基团之间的距离非常小时，它们之间 将产生排斥力。原子间的吸引力和排斥力的大小随原 子间的距离而改变，当分子中原子间的吸引力和排斥 力处于相等的状态，即达到平衡态，此时分子中原子 的几何排列就是其确定的分子结构。
最简单的大分子是由一种构造重复单元以单一序 列一维连接而成的线性在全乙如 PE、聚 a-烯烃等。
1.1．5 支化和交联高分子
通常条件下合成的高分子多为线性长链状高分子。但是， 如果在加聚过程中存在自由基的链转移反应或双烯类单体 中第二双键的活化，或在缩聚过程中存在三个或三个以上 官能度的单体，皆可生成支化和交联的高分子。 支化高分子含有连接三个以上子链的支化点，这些子链 可以是侧链或是主链的一部分。 按照支链长度的不同可将支化高分子分为短链支化和长 链支化。从主链上分出的齐聚物分支称做短链支化，高分 子的分支叫做长链支化。
高分子形态
通常将高分子结构分为链结构和聚集（或凝聚）态 结构两部分，链结构是指单个分子的结构，也是高 分子的化学结构，具体又分为近程结构和远程结构， 近 程 结 构 包 括 构 造 （ constitution） 与 构 型 （configuration）。一个分子的构造是指分子中原于 和键的序列而不考虑其空间排列；而构型则是指分 子中通过化学键所固定的原子的空间排列。要改变 分子的构造和构型必须经过化学键的断裂和重组。 聚集态结构是指高分子链凝聚在一起形成的高分子 材料整体的内部结构。
第二节 构 型
1．2．1 高分子异构体 如前wk.baidu.com述，构型指的是通过化学键固定的分子中原子的 空间排列，要改变构型必须经过化学键的断裂和重组。按 照这一基本定义，由同样数目的相应原子以不同的排列方 式组成的分子同分异构体是分子链构型范畴的问题。同分 异构体分为两种：一种是具有同样组成的分子的原于彼此 以不同的序列连接的称为构造同分异构体，简称构造异构 体。 显然，这两种聚 合物分子的单体 单元具有相同的 化学组成，不同 的键接序列，它 们属构造异构体。