绪论-2015..

高相对分子质量：分子量几千到几十万，甚至几百万 链状结构：由许多简单结构单元通过共价键重复键接而成的长
链结构
多分散性：聚合物是分子链长度不等的同系物的混合物。其分
子量是同系物的平均值

结构的不均一性
材料科学与工程学院
一、聚合物链结构
单个高分子链的结构和形态。研究单个分子链中原子或基 团的几何排列情况 。
——波谱分析
Ｘ射线光电子 能谱（XPS）
质谱（MS）
紫外光谱 （UV）
链结构 表征手段
核磁共振谱 （NMR） 激光拉曼光谱 (Raman)
红外光谱 （IR）
材料科学与工程学院
电磁波谱(Electromagnetic Spectrum)
波动性
波粒二象性
(wave-particle duality )


材料科学与工程学院
生色基团与助色团


生色团(chromophore):可以引起有机物分子在紫外及可见光区域内（ 200~700nm）产生吸收峰的基团。当分子中含有两个或多个共轭的生 色团时，分子对光的吸收移向长波方向（红移），共轭体系越长，吸收 光的波长越长，当物质吸收光的波长移至可见光区域时，该物质就有了 颜色。 助色团(auxochrome)：含孤对电子的基团，如氨基、羟基和卤代基等 。这些基团与生色团上的不饱和键作用，使颜色加深。
聚合物链结构 一次结构
化学组成 构型 二次结构
构造 序列结构 分子大小
及形态
链结构决定聚合物基本性能
材料科学与工程学院
一次结构(近程结构）
单个高分子内一个或几个结构单元的化学结构 和立体化学结构。 一次结构
化学组成
旋光异构 无规异构
几何异构
键接异构
全同异构
间同异构
头 -头 反式
头尾
顺式
材料科学与工程学院

材料科学与工程学院
课程考核方式
平时成绩 30% （出勤情况+实验报告）
考试 70%
材料科学与工程学院
绪论

聚合物表征：用现代实验技术（物理、化 学），特别是用近代仪器分析手段,从
微观层次
结构 组成 分子运动 力学性能
研究聚合物
宏观角度
材料科学与工程学院
加工性能
热学性能....
聚合物的结构特点
二次结构（远程结构）
整个分子的大小和在空间的形态。 这些形态随着条件 和环境的变化而变化。
二次结构 分子构造 序列结构 分子大小 及形态
材料科学与工程学院
构造
聚合物分子链的形状 线形高分子
支化高分子
交联网络
超支化结构 :树状、球状(笼状）
材料科学与工程学院
共聚物的序列结构
两种或多种单体在共聚物中的排列情况
材料科学与工程学院
课程安排

第2~3周 第4~5周 第6周
课堂教学 （科303） 实验教学（综合楼） 考试
材料科学与工程学院
课程内容
绪论 红外光谱(IR) X射线衍射光谱(XRD) 凝胶渗透色谱(GPC) 差示扫描量热仪(DSC) 热重分析仪(TGA) 动态力学性能研究(DMTA) 显微分析 加工性能分析



Bruker AV II-600 MHz 核磁共振谱仪
材料科学与工程学院
1H

NMR（氢谱）重要概念1：化学位移（δ）
化学位移：以标样(Si(CH3)4，TMS）吸收峰为原点，样品吸收峰与原点的距离（单位：ppm)
选TMS作标样的原因:TMS氢原子化学环境相同,只有一个锐利的吸收峰;TMS屏蔽效应很高,吸收峰在 一般有机物质子不发生吸收的高场出现
紫外光谱法(UV)
紫外光谱分子在200～400 nm区间 内产生吸收，称为紫外吸收光谱 (Ultraviolet Absorption Spectra) 来源于分子的电子能级间跃迁 甲苯的紫外吸收光谱图 只有具有重键或芳香共轭体系的化合物才有紫外活性，所 以紫外光谱测定范围有限 由于高聚物的紫外吸收峰少（2-3个），且峰形平坦，且 这些峰反映的主要是分子中生色性和助色性基团的特性， 而不是整个高分子的特性，所以定性不如红外法准确，多 用于定量。
材料科学与工程学院
常见生色团
核磁共振法（NMR）

NMR为吸收光谱,来源于核的自旋运动. NMR是利用具有核磁矩的原子核作为磁探针探测分子 内部局部磁场的情况，从而得到有关分子结构方面的 信息。 按照原子核的种类可分为1H NMR、13C NMR（高分 子常用） 、 19F NMR、11B NMR等。 NMR是进行材料剖析最有力的手段之一。 在定性方面，与IR相比，NMR不仅可以给出基团的种 类，而且能提供基团在分子中的位置，能确定核及电 子所处环境的细小差别，是研究构型和共聚物序列分 布的有力手段。 世界知名分析仪器公司:布鲁克（Bruker）、TA、 PE(Perkin-Elmer)、沃特世(Waters)、安捷伦(Agilent,1999 年从惠普分离)、耐驰（Netzsch）、流变科学（Rheomtric Scientific,被TA收购)、哈克（HAAKE）、岛津(Shimadzu)、 热电(Thermo)、瓦里安(Varian,被安捷伦收购)
(c=3×108m/s)
粒子性
(h=6.62×10-34J•s)
材料科学与工程学院
红外光谱法（IR）
方法简单、经验丰富、快速检测 特征性好,适合做定性研究（官能团，侧基，端 基等） 适用范围广,有机,无机样品均可检测 定量研究较差,不如紫外 不宜分析含水样品

H3C-CO-CH3
材料科学与工程学院
聚合物表征
E-mail:jiangshl@mail.buct.edu.cn
参考书
1.聚合物材料表征与测试，杨万泰，中国轻工业出版社 2. 材料结构表征及应用，吴刚, 化学工业出版社 3. 聚合物结构分析 ，朱诚身，科学出版社 4.高分子物理(第四版)，华幼卿，金日光，化工出版社 5.高分子科学前沿与进展，董建华 ， 科学出版社 6.高聚物与复合材料的动态力学热分析 ，过梅丽 ， 化学工业 出版社
无规 共聚（-co-） 交替 共聚（-alt-） 嵌段 共聚（-b-）பைடு நூலகம்接枝共聚（-g-）
材料科学与工程学院
~M1M2M2M1M2M1M1M2~~ ~~M1M2M1M2M1M2~~
~M1M1M1~~M2M2~~M1M1M1~~
M2M2M2~
~M1M1M1M1M1M1M1M1~~
M2M2M2~~
聚合物链结构的主要表征手段