高分子链的结构习题及课件
合集下载
高分子链的近程结构.pptx
a
a
CC
b
a
b
a
CC
a
a
不是顺反异构
2024/9/27
第18页/共69页
17/70
例如
2.2 近程结构
H
H
CC
H
CH3
H
C
H
CH3
C
H
因为双键上一个C原子上连接二个相同的H，
翻个身是同样的化合物。根据定义只有内双键才
有顺反异构。
2024/9/27
第19页/共69页
18/70
立体异构的分类
2.2 近程结构
CH2 CH
n
CH CH2
全同 间同 无规
2024/9/27
第13页/共69页
12/70
异戊二烯单体聚合的键接方式：
2.2 近程结构
CH C CH2 CH3
2024/9/27
1，4加成
CH3
CH2 CH C
CH
n
顺式 反式
1，2加成 3，4加成
CH2 CH
n
CH3 C CH2
CH3
CH2 C n CH CH2
橡胶硫化就是在聚异戊二烯的分子间产生硫桥。
CH3
CH2C CHCH2
S
CH3
CH2C S
CHCH2
S CH2C
CHCH2
CH3
2024/9/27
第39页/共69页
38/70
应用
2.2 近程结构
另外一种交联PE，它是经过辐射交联，使得软化 点和强度均大大提高，大都用于电气接头，电缆 的绝缘套管等。
2024/9/27
第3页/共69页
2/70
第二章高分子链的结构(共57张PPT)
〔1〕结晶性能——大分子链中结构单元键接顺序整齐对 聚合物的结晶有利；混杂的键接结构会影响大分子链的规整 性，从而使聚合物的结晶性能下降。
〔2〕化学稳定性——头-头连接对高分子链的稳定 性有不良影响，如受热或氧等的作用，易在此处产生 断裂，从而使大分子产生降解。
二、高分子链的连接方式
2、共聚结构
两种或两种以上单体链节以不同的连接方式形成的结构称为共聚结 构。它可分为：
一、分子链的化学组成
3. 元素有机高分子 ~~~~~Si-〔O，P，Al，Ti，)~~~~
大分子主链上没有碳原子，侧基为有机基团。该类聚合 物具有较好的可塑性和弹性，还具有优异的耐热性和耐寒性， 可以在一些特殊埸合使用。
如聚硅氧烷、有机钛等，其中Si的成键能力较强，已有多种有 机硅高聚物。
二、高分子链的连接方式
二、高分子链的连接方式〔结构单元的键接方式〕 键接结构是指结构单元在高分子链中的连接方式。尽
管链节结构相同，但键接结构的不同，那么高聚物的性能 也有很大差异。键接结构可分为如下几种结构。 1、顺序异构
二、高分子链的连接方式
一般情况下，头-尾相连占主导优势，而头-头相连占 较低比例。头-头连接对高分子一般有不良影响：
旋光异构 由于不对称碳原子存在于分子中所引起的异构现象
称为旋光异构。
什么是不对称碳原子?
四、构型
〔1〕旋光异构的概念 碳原子的四个价键和四个基团成键时，当连接的
四个基团互不相同时，即为不对称碳原子，只要有两
个取代基互换位置，就能构成互为镜像的左旋L和右 旋D两种异构体。
四、构型
当两种异构体在大分子链中有不同排列时就 产生了不同的构型,一般有三种不同的构型:
刚性。
单键及相连 质软，不能结晶，-20℃下变脆，不能用于生产塑料、纤维制品。
〔2〕化学稳定性——头-头连接对高分子链的稳定 性有不良影响，如受热或氧等的作用，易在此处产生 断裂，从而使大分子产生降解。
二、高分子链的连接方式
2、共聚结构
两种或两种以上单体链节以不同的连接方式形成的结构称为共聚结 构。它可分为：
一、分子链的化学组成
3. 元素有机高分子 ~~~~~Si-〔O，P，Al，Ti，)~~~~
大分子主链上没有碳原子，侧基为有机基团。该类聚合 物具有较好的可塑性和弹性，还具有优异的耐热性和耐寒性， 可以在一些特殊埸合使用。
如聚硅氧烷、有机钛等，其中Si的成键能力较强，已有多种有 机硅高聚物。
二、高分子链的连接方式
二、高分子链的连接方式〔结构单元的键接方式〕 键接结构是指结构单元在高分子链中的连接方式。尽
管链节结构相同，但键接结构的不同，那么高聚物的性能 也有很大差异。键接结构可分为如下几种结构。 1、顺序异构
二、高分子链的连接方式
一般情况下，头-尾相连占主导优势，而头-头相连占 较低比例。头-头连接对高分子一般有不良影响：
旋光异构 由于不对称碳原子存在于分子中所引起的异构现象
称为旋光异构。
什么是不对称碳原子?
四、构型
〔1〕旋光异构的概念 碳原子的四个价键和四个基团成键时，当连接的
四个基团互不相同时，即为不对称碳原子，只要有两
个取代基互换位置，就能构成互为镜像的左旋L和右 旋D两种异构体。
四、构型
当两种异构体在大分子链中有不同排列时就 产生了不同的构型,一般有三种不同的构型:
刚性。
单键及相连 质软，不能结晶，-20℃下变脆，不能用于生产塑料、纤维制品。
高分子物理课件2高分子链的结构
CH2 C Cl
CH CH2 n
1,4加成
H2C C Cl
CH CH2
Cl
CH2 C HC
n
CH2
1,2加成
H
CH2 C n
各种方式都有头-尾键 接和头-头键接
C CH2
h
3,4加成
25
Cl
2.2.3 支化与交联
一般高分子是线型的，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。
②杂链高分子
分子主链上除碳原子以外，还含有氧、氮、硫等二种或二种以 上的原子并以共价键相连接而成。由缩聚反应和开环聚合反应 制得。
例如：聚甲醛（POM）、聚酯（PBT、PET）、聚碳酸酯（PC）、 聚苯醚（PPO）、聚酰胺（PA）、聚砜。
尼龙—6
聚碳酸酯
具有极性，易水解、醇解，耐热性比h 较好，强度高，多 14 为工程塑料。
不同高分子之间或高分子h 与添加剂之间凝聚态结 3 构（高结构级）：织态结构。
高分子的二级和三级结构示意图
二级结构
三级结构
h
4
2.2 高分子链的化学结构 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
H2C
CH2
n
Cl
侧链基团 或取代基
线形高分子
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。
高分子链上带有长短不一的支链称为支化高分子。如LDPE 为支化聚合物。
支化高分子
h
26
按照支链的长短，支化高分子可以分为短支链支化和长支 链支化。短支链的长度处于低聚物水平，长支链的长度达 到聚合物分子水平。
《高分子链的构象》课件
流变性能
总结词
高分子链的构象对流变性能具有重要影响。
详细描述
高分子链的构象决定了其在加工过程中的流动行为，包括熔体的粘度、流动曲线和加工 稳定性等。例如，高分子链的缠结程度和结晶度会影响熔体的粘度，从而影响加工过程
的效率和产品质量。
光学性能
总结词
高分子链的构象对光学性能具有显著影响。
详细描述
高分子链的构象决定了分子的折射率、透光 性和颜色等光学性能。例如，某些高分子材 料具有特定的吸收光谱，可用于制造特定波
反应稳定性
高分子链构象的反应活性越低，其动 力学稳定性越好。反应活性主要取决 于高分子链构象的结构和组成，结构 越稳定、组成越复杂，反应活性越低 ，构象越稳定。
环境因素对稳定性的影响
温度
温度升高会使高分子链构象的无序性增加，熵增大，但也会使高分子链内部的相互作用力减小，能量 降低。因此，温度对高分子链构象的热力学和动力学稳定性都有影响。
红外光谱法
总结词
红外光谱法可以用于研究高分子链中化 学键的振动模式，从而推断出高分子链 的构象。
VS
详细描述
当高分子链中的化学键振动时，会吸收特 定波长的红外光。通过测量不同波长下的 红外吸收光谱，可以确定高分子链中特定 化学键的振动模式，从而推断出高分子链 的构象。例如，通过分析酰胺键的振动光 谱可以了解蛋白质二级结构的信息。
段的滤光片或光敏器件。
电学性能
总结词
高分子链的构象对电学性能具有重要影响。
详细描述
高分子链的构象决定了分子的极性、导电性和介电性 能等电学性能。例如，极性高分子材料具有较高的介 电常数，适用于制造电容器和绝缘材料；而导电高分 子材料则可用于制造导电线路和电子器件。
高分子链结构PPT课件
此外， 分子的主链不是一条单链而是象“梯子”和“双股螺 线”那样的高分子链。例如聚丙烯睛纤维加热时，在升温过程中 会发生环化芳构化而形成梯形结构，继续高温处理则成为碳纤维 可作为耐高温高聚物的增强填料。
第2页/共49页
又加以二苯甲酮四羧酸二酐和四氨基二苯醚聚合可得分段梯型聚 合物，以均苯四甲酸二酐和四氨基苯聚合可得全梯型聚合物：
第23页/共49页
理想柔性链的均方末端距计算
对于完全伸直链
L
n
h
h=nL
如何解决这一复杂问题？ 均方末端距：平均末端距的平方
第24页/共49页
1．几何计算法
（1） 完全伸直链
L
n
h
h nL 或 h2 n2L2
0
（2） 自由结合链 所谓自由结合链，即假定：n是一个很大的数，每个键不占体积
内旋转没有键角限制，并可以自由取向。 这是一个理想化模型。
i2
………
L L L2 cosm
i
im
第29页/共49页
h2 f ,r
nL2
2(n
1) L2
cos
2(n
2)L2
cos2
2L2 (cos )n1
∴ nL2 2nL2 cos (1 cos cos2 ) 2L2 cos (1 2 cos 3cos2 )
nL2
1 1
cos cos
第12页/共49页
2.2 高分子链的构象
．高分子链的内旋转构象与链的柔顺性 由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态称为构象 （conformation）。
高分子链在分子内旋转作用下可采取各种可能的形态，如： 伸直链、无规线团、折叠链、螺旋链等。
第13页/共49页
第2页/共49页
又加以二苯甲酮四羧酸二酐和四氨基二苯醚聚合可得分段梯型聚 合物，以均苯四甲酸二酐和四氨基苯聚合可得全梯型聚合物：
第23页/共49页
理想柔性链的均方末端距计算
对于完全伸直链
L
n
h
h=nL
如何解决这一复杂问题？ 均方末端距：平均末端距的平方
第24页/共49页
1．几何计算法
（1） 完全伸直链
L
n
h
h nL 或 h2 n2L2
0
（2） 自由结合链 所谓自由结合链，即假定：n是一个很大的数，每个键不占体积
内旋转没有键角限制，并可以自由取向。 这是一个理想化模型。
i2
………
L L L2 cosm
i
im
第29页/共49页
h2 f ,r
nL2
2(n
1) L2
cos
2(n
2)L2
cos2
2L2 (cos )n1
∴ nL2 2nL2 cos (1 cos cos2 ) 2L2 cos (1 2 cos 3cos2 )
nL2
1 1
cos cos
第12页/共49页
2.2 高分子链的构象
．高分子链的内旋转构象与链的柔顺性 由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态称为构象 （conformation）。
高分子链在分子内旋转作用下可采取各种可能的形态，如： 伸直链、无规线团、折叠链、螺旋链等。
第13页/共49页
2010第2章高分子的链结构.jsp共71页PPT资料
Heterotactoc , h
h-PP, h-PS
聚α-取代烯烃 —[R C*H—CH2]—
立体构型
材料的性能
全同立构PS 无规立构
规整性
比较规整
不规整
结晶性 熔点
能结晶 纤维 240℃
不能结晶 橡胶状弹性体 软化点80℃
几何异构（顺反异构）
几何异构：是由于内双键上的基团在双键两侧 排列的方式不同而有顺式与反式构型之分形成 的异构体。
ABB...BA
BAA...AB
LA，LB是两类链节的个数 (1)当L，m都相当大时，为嵌段共聚物
(2)当L=m=1时，为交替共聚物
三元以上的共聚物-结构复杂
改善共聚物的某种使用性能，往往采取几种单 体进行共聚，使产物兼有几种均聚物的特性
ABS = 丙烯晴 + 丁二烯 + 苯乙烯
近程
化学结构 一级结构
远程
大小、形态 二级结构
构造
（constitution）
构型
(configuration)
链结构：指单个分子的结构 和形态.
近程结构：结构单元（链节
的化学组成、各组成单元之
构象
间的位置关系、分子构型、
（conformation）交联与支化、端基组成等。
柔交替共聚物 —ABABABABABABAB—
无规共聚物 —ABAABABBBABAA—
嵌段共聚物 —AAABBBBBBBBAAA—
接枝共聚物 —AAAAAAAAAAAAAA—
B B BB
B B BB
B
共聚物的结构表征
确定各类链节的相对含量，确定它们的排布序 列。
h-PP, h-PS
聚α-取代烯烃 —[R C*H—CH2]—
立体构型
材料的性能
全同立构PS 无规立构
规整性
比较规整
不规整
结晶性 熔点
能结晶 纤维 240℃
不能结晶 橡胶状弹性体 软化点80℃
几何异构（顺反异构）
几何异构：是由于内双键上的基团在双键两侧 排列的方式不同而有顺式与反式构型之分形成 的异构体。
ABB...BA
BAA...AB
LA，LB是两类链节的个数 (1)当L，m都相当大时，为嵌段共聚物
(2)当L=m=1时，为交替共聚物
三元以上的共聚物-结构复杂
改善共聚物的某种使用性能，往往采取几种单 体进行共聚，使产物兼有几种均聚物的特性
ABS = 丙烯晴 + 丁二烯 + 苯乙烯
近程
化学结构 一级结构
远程
大小、形态 二级结构
构造
（constitution）
构型
(configuration)
链结构：指单个分子的结构 和形态.
近程结构：结构单元（链节
的化学组成、各组成单元之
构象
间的位置关系、分子构型、
（conformation）交联与支化、端基组成等。
柔交替共聚物 —ABABABABABABAB—
无规共聚物 —ABAABABBBABAA—
嵌段共聚物 —AAABBBBBBBBAAA—
接枝共聚物 —AAAAAAAAAAAAAA—
B B BB
B B BB
B
共聚物的结构表征
确定各类链节的相对含量，确定它们的排布序 列。
高分子链结构浙江大学课件
塑料
高分子材料在塑料领域的应用 广泛，包括包装材料、建筑材 料、电子产品等。
纤维
高分子材料在纤维领域的应用 包括纺织品、服装、滤材等。
涂料和油墨
高分子材料在涂料和油墨领域 的应用主要涉及建筑涂料、印 刷油墨等产品。
高分子链的新材料与新技术
高性能聚合物
功能性高分子
高性能聚合物具有高强度、高模量和高耐 热性等特点，广泛应用于航空航天、汽车 、电子等领域。
高分子链的发展趋势与未来展望
智能化与多功能化
随着科技的发展，高分子材料正向着智能化和多功能化的方向发 展，如智能纤维、智能塑料等。
可持续发展
随着环保意识的提高，高分子材料的可持续发展已成为未来的重 要趋势，如生物降解塑料、再生塑料等。
交叉融合创新
未来高分子材料的发展将与生物医学、电子信息、新能源等领域 交叉融合，产生更多创新性的应用。
02
高分子链的化学键与性 质
共价键与分子间作用力
共价键
高分子链由单体通过共价键连接 而成，共价键的类型和强度决定 了高分子链的基本性质。
分子间作用力
高分子链之间以及高分子链与其 他分子之间的相互作用力，包括 范德华力、氢键等，对高分子材 料的物理性能产生重要影响。
高分子链的柔性与刚性
柔性
高分子链的柔性主要取决于其化学结 构和链段运动能力，柔性的高分子链 具有良好的加工性能和弹性。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
高分子链的液晶态结构
1 2
液晶态的特性
液晶态是一种介于晶体和液体之间的状态，高分 子链在液晶态下呈现出有序排列，但不同于晶体 。
液晶态的形成条件
液晶态的形成与温度、压力等因素有关，不同的 高分子材料具有不同的液晶态形成条件。
链结构—— 高分子链的结构PPT课件
H2 H H H2 CC C C
OH OH
O HCH
-H2O
H2 H CC
H H2 CC
OO C H2
20
第20页/共36页
Experimental methods to observe the configuration of polymer
X-Ray Diffraction
(XRD)
Nuclear Magnetic Resonance
Isotactic 全同立构
高分子全部由一 种旋光异构单元 键接而成。分子 链结构规整，可 结晶。
Syndiotactic 间同立构
Atactic 无规立构
两种旋光异构单 元交替键接而成。 分子链结构规整， 可结晶。
两种旋光异构单 元无规键接而成。 分子链结构不规 整，不能结晶。
等规度(tacticity): 全同或间同立构单元所占的百分数
O C OH
CH2 C n H
聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA Poly (methyl methacrylate)
第5页/共36页
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
Cl
CH2 C n Cl
聚四氟乙烯
PTFE
Polytetrafluoroethylene Teflon
聚丙烯腈 PAN Polyacrylonitrile
聚甲醛 POM Polyformaldehyde
第7页/共36页
CF2 CF2 n
C CH2 n CN
高分子物理课件1高分子链的结构
分 子
（一根 高分子）
二次（远程）结构：大分子链的构象，即 空间结构，以及链的柔顺性等。
结
三次结构：高分子之间通过范德华力
构 高分子聚
层
集态结构 （一群高
和氢键形成具有一定规则排列的聚集 态结构（包括晶态、非晶态、液晶态 等。
次 分子）
高次结构：三次结构的再组合。
➢在加工成型中，可以形成分子的取向和织态结构，从
1 高分子链的结构
元素高分子
✓ 分子主链含Si，P， Al， Ti， As， Sb， Ge等元素的高分 子。如硅橡胶：
CH3
Si
O
n
CH3
➢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。
1 高分子链的结构
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。
而改变高聚物的原有性能。
1 高分子链的结构
教学内容： 一根高分子链的化学组成、结构单元（重复 单元）之间的键合方式（构型）、形状（构造）、形态 （构象）。
教学目的： 通过本章的学习全面掌握高分子的组成、结合 方式、形状及形态，建立起长链大分子的概念、无规线团 概念和链段的概念，初步了解高分子链的结构与性能之间 关系。
1 高分子链的结构
CH2
CH2
CH2
CH
CH
CH
C
C
C
聚合
N
N
N
CH2 CH2 CH2
CH CH CH 脱氢
环化
C
C
C
N
N
第1章-链结构——第04讲-高分子链的构象统计PPT课件
-
2
均方旋转半径
链单元的质量为mi , 至高 分子质心的距离为si
旋转半径:
misi2
s2 i
mi
i
3 2
1
i si s1
旋转半径对所有构象取平均, 即得到均方旋转半径 s 2
对于线型高分子链, 在无扰状态下, 均方末端距与均方
旋转半径有如下关系:
h02
6
s
2 0
-
3
1、均方末端距的计算(几何算法)
h2 f,r
nl21 2 clo 2s n1cosncosn 1cos2n11cos
nl21 2 clo 2s n11 1c o c so n s 11cosn11cos
n l2 2 l2 n 1 1 c o c s o s1 c o sn 1 1 c 1 o sc o s 2 1 c o s
– 指沿高分子链相距较远的原子或原子基团由于主链单键 的内旋转而相互接近时所产生的相互作用力.
– 远程相互作用可为斥力，也可为引力。当大分子链中相 距较远的原子或原子团由于单键的内旋转，可使其间的 距离小于范德华距离而表现为斥力，大于范德华距离为 引力。
假设高分子链由不占体积的化学键组成，单键 内旋转不受键角的限制，也无位垒障碍，化学 键在空间任何方向上取向的几率相等。
假设主链中化学键的键长为 l，数目为 n，则其 末端距为 n个键长的矢量和：
hf,j l1l2 ln
h h 2
f,j
f,j
2
l1l2 ln
l1l2 ln-5 Nhomakorabea2
h f ,j l1 l2
在位垒, 即内旋转位能函数 uj 不为常数. 假设
位能函数为偶函数, 则有:
高分子链的结构习题
第一章 高分子链的结构例1－3 环氧丙烷经开环聚合后，可得到不同立构的聚合物（无规、全同、间同），试写出它们的立构上的不同，并大致预计它们对聚合物性能各带来怎样的影响？ 解：聚环氧丙烷的结构式如下：存在一个不对称碳原子（有星号的），因而有以下全同、间同和无规立构体。
性能的影响是：全同或间同立构易结晶，熔点高，材料有一定强度；其中全同立构的结晶度、熔点、强度会比间同立构略高一点。
无规立构不结晶或结晶度低，强度差。
例1-7 以聚丁二烯为例，说明一次结构（近程结构）对聚合物性能的影响？解：单体丁二烯进行配位聚合，由于1,2加成与1,4加成的能量差不多，所以可得到两类聚合物。
一类是聚1,2-丁二烯，通式是；另一类是聚1,4-丁二烯，通式是CH 3CH 2CHOn*C C C C H HCH 3CH 3HHHH OOC C C C H HCH 3CH 3HHHH OOOC C C C HH CH 33H HHH OOC C C C H HCH 3CH 3H HHH OOOC C C C H H CH 3CH 3HHHH OOC C C C H H CH 3CH 3HHHH OOO① 全同 ② 间同 ③ 无规。
每一类都可能存在立体异构，如由于一次结构不同，导致聚集态结构不同，因此性能不同。
其中顺式聚1,4-丁二烯, 对称轴为3600（而反式的为1800），又顺式的等同周期较反式的长，故其规整性差，不易结晶，常温下是无定形的弹性体，可作橡胶用。
其余三种，由于结构规整易结晶，使聚合物弹性变差或失去弹性，不易作橡胶用。
例1－1 (1)由丙烯得到的全同立构聚丙烯有无旋光性?(2)假若聚丙烯的等规度不高，能不能用改变构象的办法提高等规度?解：（1）无旋光性。
（2）不能。
提高聚丙烯的等规度须改变构型，而改变构型与改变构象的方法根本不同。
构象是围绕单键内旋转所引起的排列变化，改变构象只需克服单键内旋转位垒即可实现；而改变构型必须经过化学键的断裂才能实现。
高分子物理课件;第一章 高分子链的结构
Melting temperature: (Head to head) 187℃; (Head to tail) 5 ℃ and crystallized only under stress.
20
Isomers
Examples:
1，4加成
nH2C CH CH CH2
1，2加成
顺式 CH2 CH CH CH n
26
支链形高分子
由于加聚过程中有自由基的链转移发生，常易产生 支化高分子。
支化分子对高分子材料的使用性能有一定的影响 例如：LDPE(Low Density PE)（自由基聚合） 支链多，密度小，较柔软。用于制食品袋、奶瓶等等
HDPE（配位聚合，Zigler催化剂）:几乎无 支链的线型PE，密度大，硬，规整性好，结晶度 高，强度、刚性、熔点均高。可用作工程塑料部件， 绳缆等等
31
Copolymers
Random copolymers 两种高分子无规则地平行联结
ABAABABBAAABABBAAA
由于两种高分子平行无规则地排列改变了结构单元 的相互作用，也改变了分子间的相互作用，因此在 溶液性质、结晶性质、力学性质方面和均聚物有明 显不同。 例1： PE，PP是塑料，但乙烯与丙烯无规共聚的 产物为橡胶。 例2： PTFE（聚四氟乙烯）是塑料，不能熔融加 工，但四氟乙烯与六氟丙烯共聚物是热塑性的塑料。
space. Molecular weight and MW distribution.
7
构型（Configuration）
Definition: 分子中由化学键所固定的原子在空间的排列 The term configuration refers to the organization of the atoms along the chain.
20
Isomers
Examples:
1，4加成
nH2C CH CH CH2
1，2加成
顺式 CH2 CH CH CH n
26
支链形高分子
由于加聚过程中有自由基的链转移发生，常易产生 支化高分子。
支化分子对高分子材料的使用性能有一定的影响 例如：LDPE(Low Density PE)（自由基聚合） 支链多，密度小，较柔软。用于制食品袋、奶瓶等等
HDPE（配位聚合，Zigler催化剂）:几乎无 支链的线型PE，密度大，硬，规整性好，结晶度 高，强度、刚性、熔点均高。可用作工程塑料部件， 绳缆等等
31
Copolymers
Random copolymers 两种高分子无规则地平行联结
ABAABABBAAABABBAAA
由于两种高分子平行无规则地排列改变了结构单元 的相互作用，也改变了分子间的相互作用，因此在 溶液性质、结晶性质、力学性质方面和均聚物有明 显不同。 例1： PE，PP是塑料，但乙烯与丙烯无规共聚的 产物为橡胶。 例2： PTFE（聚四氟乙烯）是塑料，不能熔融加 工，但四氟乙烯与六氟丙烯共聚物是热塑性的塑料。
space. Molecular weight and MW distribution.
7
构型（Configuration）
Definition: 分子中由化学键所固定的原子在空间的排列 The term configuration refers to the organization of the atoms along the chain.
高分子物理第一章-高分子链的结构-教案+习题
第一章高分子链的结构§1.绪论§1.1 高分子科学的建立与发展一、高分子发展史大事记E.Fischer 1893 提出纤维素是由葡萄糖单元连结而成，最早提出朴素的大分子链式学说，但单元之间的结合形式尚不清楚；1906合成十八肽与蛋白质性质相似H.Staudinger 1920 论聚合:设想PS POM NR的长链结构1932膜渗透压法,端基分析法测分子量1953以”链状大分子物质的发现”而获诺贝尔化学奖Carothers 1929 合成缩聚物1935尼龙的工业化(Dupont公司)1936PV AC的合成1937PVC的合成1938LDPE的合成Ziegler-Natta 1953-55 HDPE的合成1955-57PP的合成1965 因配位聚合机理的发现而获诺贝尔化学奖Flory 1974 阐述结构与性能关系而获诺贝尔化学奖J.M.Lehn 1987 超分子化学，获诺贝尔化学奖D.G.deGeens 1991 提出“soft matter”概念，并获诺贝尔物理奖阐述了高分子、生物大分子、液晶、胶体、乳胶、微乳胶等软物质的对称性、低能量激发和拓补缺陷的关系二、中国高分子具有突出贡献的科学家及从事的领域简介钱人元中化所高分子物理－主要是凝聚态物理的研究冯新德北大高分子化学唐敖庆吉大量子物理与统计在高分子中应用王佛松长应化顺丁橡胶国产化沈家骢吉大功能高分子及生物大分子合成沈芝荃浙大高分子合成林尚安中山大学高分子化学徐僖四川大学聚合物的加工成型理论，现从事可降解材料研究卓仁喜湖北大学生物高分子周其凤北京大学高分子液晶§1.2 高分子物理内容（结构与性能）单链橡胶结构大分子运动论性能塑料聚集态纤维§2 高分子链的近程结构一、结构单元的化学组成按主链的化学组成⑴碳链高分子——主链的元素均为CCH2=CH2−−→−聚合~~CH2—CH2—CH2—CH2—CH2—CH2~~⑵杂链高分子——主链上除C外还有C、N、O.nNH2(CH2)6NH2+nHOOC(CH2)4COOH→[NH3+(CH2)6NH3COOC(CH2)4COO]nO O⑶元素高分子——主链由C以外的其它元素组成CH3( Si-O )n硅橡胶CH3按链的空间结构命名：⑷梯形高分子和螺旋高分子二、侧基的化学组成CH2 -CY Y=H X=CL (PVC) X=CH3(PP) X=H|(PE) X= (PS) X Y/=H X=CH3,Y=CH3(异丁烯）三、支化与交联长支化――支链能产生缠结支化短支化――支链不能产生缠结无规支化有规支化梳形星形交联链刚性-热固性塑料链柔性-橡胶四、键接结构[ CH2-CH ]n头-头不能产生好尼龙OH头-尾与CHO产生羟醛缩合五、构型由化学键所确定的原子在空间的几何排列⑴顺-反异构。
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)。
8、构造是指聚合物分子的形状，如高密度聚乙烯HDPE是 线型 高分子，低密度聚乙烯LDPE是 支化 高分子，而橡 胶是交联高分子。
12
四、判断题
1、通过高分子主链单键内旋转可改变聚合物的等规度。( × ) 2、实际高分子链可以看作等效自由连接链。( √ ) 3、高分子链段可以自由旋转无规取向，是高分子链中能够独 立运动的最小单位。( √ ) 4、无规聚丙烯分子链中的C-C单键是可以内旋转的，通过单 键内旋转可以把无规立构的聚丙烯转变为全同立构体，从而提 高结晶度。( × ) 5、不同聚合物分子链的均方末端距越短，表示分子链的柔顺 性越好。( × )
3. 均方末端距 高分子链的两个末端的直线距离的平方的平均 值。
4. 全同立构 取代基全部处于主链平面的一侧或者说高分子 全部由一种旋光异构单元键接而成。
5. 无规立构 当取代基在平面两侧作不规则分布或者说不同 旋光异构体单元完全无规键接而成。
1
二、选择答案
1、高分子科学诺贝尔奖获得者中，（ A ） 首先把“高分子”这个概念引进科学领域。 A、H. Staudinger, B、K.Ziegler, G.Natta, C、P. J. Flory, D、H. Shirakawa
10
三、填空题
1、高分子共聚物的序列结构指两种或两种以上共聚 单体在分子中的排列，二元共聚物可以分为无规型、 交替型、 嵌段 型和 接枝 型共聚物。
2、结晶聚乙烯(PE)的链构象为 平面锯齿型 构象， 聚丙烯PP的链构象为H31螺旋构象，而柔性链高分 子在溶液中均呈 无规线团 构象。
3、构造是指聚合物分子的形状，例如线形高分子， 支化（星型） 高分子和 交联 （梯型） 高分子 等。
5、下列四种聚合物中，链柔顺性最好的是（ C ）。 A、聚氯乙烯， B、聚氯丁二烯， C、顺式聚丁二烯， D、反式聚丁二烯
3
6、在下列四种聚合物的晶体结构中，其分子链构象为 H31螺旋构象为（ B ）。 A、聚乙烯， B、聚丙烯， C、聚甲醛， D、聚四氟乙烯
7、如果不考虑键接顺序，线性聚异戊二烯的异构体种 类数为（ C ）。 A、6 B、 7 C、8 D、11
6
13、高分子科学领域诺贝尔奖获得者中，（ C ）把研 究重点转移到高分子物理方面，逐渐阐明高分子材料结 构与性能之间的关系。 A、H. Staudinger, B、K. Ziegler，G. Natta, C、P. J. Flory, D、H. Shirakawa 14、下列聚合物中，（ B ）是尼龙。
10、热塑性弹性体SBS是苯乙烯和丁二烯的（ C ）。 A、无规共聚物， B、交替共聚物， C、嵌段共聚物， D、接枝共聚物
5
11、下列四种聚合物中，链柔顺性最差的是（ C ）。
CH2 CH2 n
CH2 CH n CN
B
A
CH2 H2 CH n CH3
12、高分子在稀溶液中或高分子熔体中呈现（ C ）。 A、平面锯齿形构象 B、H31螺旋构象 C、无规线团构象 D、双螺旋构象
O O C6H4 C NH C6H4 NH
n
A
CH2
C CH3
CH
CH2
n
B
C
Cl
O
O C O CH2 CH2 O n
C
CH2
CH n
D
C
7
15、下列说法，表述正确的是（ D ）。 A、自由连接链为真实存在，以化学键为研究对象。 B、自由旋转链为理想模型，以链段为研究对象。 C、等效自由连接链为理想模型，以化学键为研究 对象。 D、高斯链真实存在，以链段为研究对象。 16、聚乙烯树脂中，（ B ）是支化高分子。 A、LLDPE， B、LDPE， C、HDPE，D、交联聚乙烯
2、下列聚合物中，（ A ）是聚异戊二烯(PI)。
A
CH2
C CH3
Cl
CH
CH2
O
O C6H4 C NH C6H4 NH
n
n
B
C
O
O C O CH2 CH2 O n
D C
CH2 CH n
C
2
3、下列有关高分子结构的叙述不正确的是（ C ）。 A、高分子是由许多结构单元组成的 B、高分子链具有一定的内旋转自由度 C、结晶性的高分子中不存在非晶态 D、高分子是一系列同系物的混合物 4、下列四种聚合物中，不存在旋光异构和几何异构的 为（ B ）。 A、聚丙烯，B、聚异丁烯， C、聚丁二烯，D、聚苯乙烯
20、下列高分子中，（ B ）可以进行重新熔融，二 次加工制成新的制品。 A、交联聚乙烯，B、线性低密度聚乙烯LLDPE， C、硫化橡胶，D、热固性塑料
9
21、下列聚合物具有几何异构的是（ B ）。 A、1,2－聚丁二烯， B、1,4－聚丁二烯， C、聚甲基丙烯酸甲酯， D、聚丙烯酸甲酯 22、下列聚合物中，不属于碳链高分子的是（ D ）。 A、聚甲基丙烯酸甲酯， B、聚氯乙烯， C、聚乙烯， D、聚酰胺；
17、下列四种聚合物中，链柔顺性最差的是（ D ）。 A 聚乙烯， B 聚丙烯， C 顺式聚1,4-丁二烯， D 聚苯乙烯
8
18、若聚合度增加一倍，则自由连接链的均方末端 距变为原值的（ C ）倍。 A、0.5 B、1.414 C、2 D、4
19、在下列四种聚合物的晶体结构中，其分子链构 象为平面锯齿型的为（ A ）。 A、聚乙烯， B、聚丙烯， C、聚甲醛， D、全同立构聚苯乙烯
8、自由基聚合制得的聚丙烯酸为（ B ）聚合物。 A、全同立构，B、无规立构，C、间同立构，D、旋光
4
9、下列说法，表述正确的是（ A ）。 A、工程塑料ABS树脂大多数是由丙烯腈、丁二烯、 苯乙烯组成的三元接枝共聚物。 B、ABS树脂中丁二烯组分耐化学腐蚀，可提高制品 拉伸强度和硬度。 C、ABS树脂中苯乙烯组分呈橡胶弹性，可改善冲击 强度。 D、ABS树脂中丙烯腈组分利于高温流动性，便于加 工。
11
4、构型是指分子中原子在空间的排列，高分子链的构型包括 旋光异构 、 几何异构 和键接异构。
5、随着聚合物的柔顺性增加，链段长度 减小 、刚性因子 减小 、无扰尺寸 减小 、特征比 减小 。 6、高分子共聚物的序列结构指两种或两种以上共聚单体在分 子中的排列，如SBS为 嵌段 共聚物，HIPS为 接枝 共 聚物。 7、构型是指分子中原子在空间的排列，如天然橡胶和古塔波 胶（反式异戊二烯）为 几何 异构，全同聚丙烯和无规聚丙烯 为 旋光 异构。