第02讲 高分子链的结构解析
合集下载
相关主题
- 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)。
也归于构型的范畴。
高分子的构型
旋光异构 几何异构 链接异构
全同立构 间同立构 无规立构
反式构型 顺式构型
头-头结构 头-尾结构
H HC H
H
H
H
CC
H
H
HCCH
可以看出这些分子是对称的。如果把分子中 的氢互换位置，分子没有变化。
COOH
2
C
1
OH
4
H
5
C3 H3
HOOC
2
C
HO
1
4
H3C3
化合物分子中的
PTFE
Polytetrafluoroethylene Teflon
聚丙烯腈 PAN Polyacrylonitrile
聚甲醛 POM Polyformaldehyde
Cl
CH2 C n Cl
CF2 CF2 n
C CH2 n CN
O
CH 2
n
聚氧化乙烯
PEO
Polyethyleneoxide
聚己二酰己二胺
n
聚苯醚 PPO
CH3
Polyphenylene oxide, or Polyphenylene ether
聚对苯二甲酸乙二酯 PET
O
n
CH3
Polyethylene terephthlate
O C
O C O CH2 CH2 O
n
聚碳酸酯 PC
Polycarbonate
O
CH3
O
C
OC
n
CH3
聚醚醚酮 PEEK
而是像“梯子”和“双股螺线”那样的高分子链。
1.1.2 高分子链的构型
构型（configuration）: 是指分子中由化学 键所固定的原子在空间的排列。
要改变构型，必须经过化学键的断裂与重组。 构型不同的异构体有：旋光异构体（立体异构
体）和顺反异构体（几何异构体） 结构单元键接顺序不同所造成的键接异构有时
CH3
Si O n
CH3
聚四甲基对亚苯基硅氧烷 TMPS
Poly(tetramethyl p-silphenylene) siloxane
CH3
CH3
Si CH3
Si O
n
CH3
Composition of Polymer Chain （只看主链）
碳链高分子 Carbon chain polymer
聚丁二烯 PB Polybutadiene
聚异戊二烯 PIP Polyisoprene
CH2 CH CH CH3 n
CH2 C CH CH3 n CH3
聚氯乙烯 PVC Polyvinyl Chloride
H CH2 C
n
Cl
聚偏二氯乙烯 PVDC Polyvinylidene Chloride
聚四氟乙烯
H
5
一个碳原子与四
个不同的原子相
连时，这个化合
物的空间可能有
两种不同排列,
以上两个分子在空间不能重叠，它们并不是同 一种化合物。
旋光活性物质：可使偏振光旋转的物质称为 旋光活性物质。
Morphology 高分子的形态 (远程结构)
Size 分子大小 Shape 分子形态
1.1 高分子链的近程结构
• 结构单元的化学组成 • 高分子链的构型 • 分子构造 • 共聚物的连接序列
1.1.1 结构单元的化学组成
以聚氯乙烯为例( Polyvinyl Chloride – PVC)
结构单元 主链
CH3
CH2
CH n
CH3
CH2
C
n
CH3
O C OH CH2 C
n
H
O C O CH3 CH2 C
n
CH3
聚醋酸乙烯酯 PVAc Polyvinyl acetate
聚乙烯基甲基醚 PVME Polyvinyl methyl ether
O O C CH3 CH2 C
n
H
O CH3 CH2 C n
H
第一章 高分子的链结构
Polymer Chain Structure
主要内容
高分子链的结构是指单个高分子链的结构与形态, 包括两个结构层次上的内容:
一次结构(近程结构): 是构成的最基本微观结构，包括 其组成和构型。（可以理解为与链节有关的结构）
二次结构(远程结构): 大分子链的空间结构(构象)以及 链的柔顺性等。（可以理解为与整条链有关的结构）
Polyether ether 百度文库etone
O
C
O
O
n
对苯二甲酰对苯二胺
PPTA Kevlar
O
OH
H
Poly(p-phenylene-
C
CN
N
n
terephthalamide)
聚酰亚胺 PI Polyimide
O
O
C
C
N
N
C
C
O
O
O
n
聚二甲基硅氧烷 Polydimethyl silioxane
or ‘silicon rubber’
H
Polyhexamethylene
N
adipamide Nylon6-6
聚己内酰胺
Poly(-
caprolactam) or caprone
i.e Nylon 6
聚-甲基苯乙烯 Poly(methyl) styrene
O
CH 2
2n
HO
CH2 6 N C
O
CH2 4
C n
O
H
C
CH2 5 N
n
H2 CH3 CC
PE, PP, PS, PVC
杂链高分子 Hetero-chain polymer
PET, PA66
元素高分子 Elementary chain polymer
元素有机高分子: 侧基为有机基团 无机高分子: 侧基不为有机基团
端基 End Group 梯形和双螺旋型高分子分子的主链不是一条单链
The microstructure and morphology of single polymer chain. 单个高分子链的结构和形态。
Microstructure 高分子的结构 (近程结构)
Chemical composition 化学组成 Configuration 构型 Architecture 构造 Sequential structure 共聚物的序列结构
高聚物结构研究的内容：
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
远程结构
高分子链的形态
(构象)
高分子的大小
二级结构
结
(分子量及分布)
构
晶态结构
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
Polymer chain structure 高分子链结构
H2C CH2
n
Cl
侧链基团 或取代基
聚合度
The Chemical Structures of some Polymers
聚丙烯 PP Polypropylene 聚异丁烯 PIB Polyisobutylene 聚丙烯酸 PAA Polyacrylic acid
聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA Poly (methyl methacrylate)
高分子的构型
旋光异构 几何异构 链接异构
全同立构 间同立构 无规立构
反式构型 顺式构型
头-头结构 头-尾结构
H HC H
H
H
H
CC
H
H
HCCH
可以看出这些分子是对称的。如果把分子中 的氢互换位置，分子没有变化。
COOH
2
C
1
OH
4
H
5
C3 H3
HOOC
2
C
HO
1
4
H3C3
化合物分子中的
PTFE
Polytetrafluoroethylene Teflon
聚丙烯腈 PAN Polyacrylonitrile
聚甲醛 POM Polyformaldehyde
Cl
CH2 C n Cl
CF2 CF2 n
C CH2 n CN
O
CH 2
n
聚氧化乙烯
PEO
Polyethyleneoxide
聚己二酰己二胺
n
聚苯醚 PPO
CH3
Polyphenylene oxide, or Polyphenylene ether
聚对苯二甲酸乙二酯 PET
O
n
CH3
Polyethylene terephthlate
O C
O C O CH2 CH2 O
n
聚碳酸酯 PC
Polycarbonate
O
CH3
O
C
OC
n
CH3
聚醚醚酮 PEEK
而是像“梯子”和“双股螺线”那样的高分子链。
1.1.2 高分子链的构型
构型（configuration）: 是指分子中由化学 键所固定的原子在空间的排列。
要改变构型，必须经过化学键的断裂与重组。 构型不同的异构体有：旋光异构体（立体异构
体）和顺反异构体（几何异构体） 结构单元键接顺序不同所造成的键接异构有时
CH3
Si O n
CH3
聚四甲基对亚苯基硅氧烷 TMPS
Poly(tetramethyl p-silphenylene) siloxane
CH3
CH3
Si CH3
Si O
n
CH3
Composition of Polymer Chain （只看主链）
碳链高分子 Carbon chain polymer
聚丁二烯 PB Polybutadiene
聚异戊二烯 PIP Polyisoprene
CH2 CH CH CH3 n
CH2 C CH CH3 n CH3
聚氯乙烯 PVC Polyvinyl Chloride
H CH2 C
n
Cl
聚偏二氯乙烯 PVDC Polyvinylidene Chloride
聚四氟乙烯
H
5
一个碳原子与四
个不同的原子相
连时，这个化合
物的空间可能有
两种不同排列,
以上两个分子在空间不能重叠，它们并不是同 一种化合物。
旋光活性物质：可使偏振光旋转的物质称为 旋光活性物质。
Morphology 高分子的形态 (远程结构)
Size 分子大小 Shape 分子形态
1.1 高分子链的近程结构
• 结构单元的化学组成 • 高分子链的构型 • 分子构造 • 共聚物的连接序列
1.1.1 结构单元的化学组成
以聚氯乙烯为例( Polyvinyl Chloride – PVC)
结构单元 主链
CH3
CH2
CH n
CH3
CH2
C
n
CH3
O C OH CH2 C
n
H
O C O CH3 CH2 C
n
CH3
聚醋酸乙烯酯 PVAc Polyvinyl acetate
聚乙烯基甲基醚 PVME Polyvinyl methyl ether
O O C CH3 CH2 C
n
H
O CH3 CH2 C n
H
第一章 高分子的链结构
Polymer Chain Structure
主要内容
高分子链的结构是指单个高分子链的结构与形态, 包括两个结构层次上的内容:
一次结构(近程结构): 是构成的最基本微观结构，包括 其组成和构型。（可以理解为与链节有关的结构）
二次结构(远程结构): 大分子链的空间结构(构象)以及 链的柔顺性等。（可以理解为与整条链有关的结构）
Polyether ether 百度文库etone
O
C
O
O
n
对苯二甲酰对苯二胺
PPTA Kevlar
O
OH
H
Poly(p-phenylene-
C
CN
N
n
terephthalamide)
聚酰亚胺 PI Polyimide
O
O
C
C
N
N
C
C
O
O
O
n
聚二甲基硅氧烷 Polydimethyl silioxane
or ‘silicon rubber’
H
Polyhexamethylene
N
adipamide Nylon6-6
聚己内酰胺
Poly(-
caprolactam) or caprone
i.e Nylon 6
聚-甲基苯乙烯 Poly(methyl) styrene
O
CH 2
2n
HO
CH2 6 N C
O
CH2 4
C n
O
H
C
CH2 5 N
n
H2 CH3 CC
PE, PP, PS, PVC
杂链高分子 Hetero-chain polymer
PET, PA66
元素高分子 Elementary chain polymer
元素有机高分子: 侧基为有机基团 无机高分子: 侧基不为有机基团
端基 End Group 梯形和双螺旋型高分子分子的主链不是一条单链
The microstructure and morphology of single polymer chain. 单个高分子链的结构和形态。
Microstructure 高分子的结构 (近程结构)
Chemical composition 化学组成 Configuration 构型 Architecture 构造 Sequential structure 共聚物的序列结构
高聚物结构研究的内容：
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
远程结构
高分子链的形态
(构象)
高分子的大小
二级结构
结
(分子量及分布)
构
晶态结构
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
Polymer chain structure 高分子链结构
H2C CH2
n
Cl
侧链基团 或取代基
聚合度
The Chemical Structures of some Polymers
聚丙烯 PP Polypropylene 聚异丁烯 PIB Polyisobutylene 聚丙烯酸 PAA Polyacrylic acid
聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA Poly (methyl methacrylate)