第一章高分子链的结构(1)精品PPT课件

第一章 高分子链的结构
间同立构（Syndiotactic）
➢ 两种旋光异构单元交替键接而成。 ➢ 分子链结构规整，可结晶。
第一章 高分子链的结构
无规立构（Atactic）
➢ 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。
第一章 高分子链的结构
等同周期：沿分子主链方向空间结构重复最小距离
第一章 高分子链的结构
聚乙烯（PE）
第一章 高分子链的结构
聚丙烯（PP）
第一章 高分子链的结构
聚苯乙烯（PS）
第一章 高分子链的结构
聚氯乙烯（PVC）
第一章 高分子链的结构
聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）
第一章 高分子链的结构
聚四氟乙烯（PTFE）
第一章 高分子链的结构
聚酰胺（尼龙，锦纶）PA
碳链高分子
主链全部由碳原子以共价键连接而成，大多由加成反应得到 特点：不溶于水，可塑性（可加工性）但耐热性差。
杂链高分子
主链中除C，还有其他原子(O,S,N)以共价键连接而成，大多由缩聚或 开环反应得到 特点：具有极性，易水解、醇解，耐热性比较好，强度高。
可用作工程塑料。
元素高分子
主链中不含有C，含有Si, P, Ti, Al等元素的高分子 特点：具有无机物的热稳定性，有机物的弹性和塑性。 元素有机高分子 无机高分子
高分子物理
——第一章 高分子链的结构(1) POLYMER CHAIN STRUCTURE
第一章 高分子链的结构
第一章 高分子链的结构
高分子的结构
高分子链的结构
近程结构 （一次结构）
远程结构 （二次结构）
化
分共
学 构 子聚
组 型 构物
成
造序
列
结
构
大柔 顺
小性
高 分（ 子三 聚次 集结 态构 结） 构
第一章 高分子链的结构
双烯类单体：CH2=CH-CH=CH2
1,2或者3,4加成
1,4加成
第一章 高分子链的结构
分子构造
第一章 高分子链的结构
1. 线形高分子（linear polymer） ： 分子长链可以蜷曲成团。线形的分子间没有化学建键结合，
在受热或者受力的情况下分子间可以相互移动，因此线型高聚 物可以在适当的溶剂中溶解，加热时可以熔融，易于加工成型。
支化与交联的性能差异: 支化的高分子可以溶解;交联的高分子不溶解,在交联度不大的情 况下溶胀,不熔融的；热固性塑料和硫化橡胶都是交联高分子
第一章 高分子链的结构
支化
线形聚合物
交联
Байду номын сангаас
第一章 高分子链的结构
共聚物序列
短序列共聚物
长序列共聚物
第一章 高分子链的结构
SBS: Styrene-Butadiene-Styrene
第一章 高分子链的结构
聚合物结构决定其性能： 近程结构：直接影响Tm、ρ、溶解性、粘度、粘附性。 远程结构（小分子没有，大分子独有）：赋予高分子
链柔性，致使聚合物有高弹性。
凝聚态结构：决定Polymer制品使用性能的主要因素。
第一章 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。
重点、难点：高分子的构型与构象之间的区别，高分子的构象 与柔顺性及其表征。
第一章 高分子链的结构
一次结构
➢ 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
Trans- 反式
第一章 高分子链的结构
顺式结构
等同周期
0.816nm
第一章 高分子链的结构 反式结构
0.48nm
第一章 高分子链的结构
Example：聚丁二烯（PB）
Cis- 顺式： 结晶困难
橡胶
Trans- 反式： 结晶，Tm=148℃ 塑料
第一章 高分子链的结构 键接异构
单烯类单体CH2＝CHX
第一章 高分子链的结构
CH3C* HOHCOOH 乳酸分子
*
右旋（dextro）
左旋（laevo）
第一章 高分子链的结构
聚合物中的不对称C原子是在聚合过程中形成的
高分子中不关心具体的构型，只关心连接过程构型的异同
第一章 高分子链的结构
全同立构（Isotactic）
➢ 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。
2. 支化高分子（branching polymer）： 与线形高分子的化学性质相似，但物理机械性能不同，
线形分子易于结晶，故密度，熔点，结晶度和硬度方面都高 于前者。支化破坏了分子的规整性，故结晶度大大降低。
第一章 高分子链的结构
3. 交联（ network polymer）: 高分子链之间通过支链连接成一个空间三维网状结构
全同立构
0.254nm
间同立构
第一章 高分子链的结构
Example：聚丙烯立构的影响
全同异构 间同异构 无规异构
密度
0.90-0.91
0.87-0.89 0.85-0.86
结晶度
50-70%
21-29% 5%
熔点
459K
429K -
第一章 高分子链的结构
几何异构（顺反异构） 由双键产生
Cis- 顺式
第一章 高分子链的结构
聚对苯二甲酸乙二醇酯（涤纶）PET
第一章 高分子链的结构
聚氨酯（PU）
第一章 高分子链的结构
聚碳酸酯（PC）
第一章 高分子链的结构
聚二甲基硅氧烷（硅橡胶）PDMS
第一章 高分子链的结构
端基
端基对polymer的力学性能没有影响，但对热稳定性影响最大， 要提高耐热性，一般要对高分子链进行封端。
O H O C
O
C OCH 2CH 2
O
加入
H
O
n
C CI
封端，以提高PET耐热性和控制分子量，以排除小分子来调节 分子量。
第一章 高分子链的结构
高分子链的构型
高聚物不同的异构体
旋光异构
几何异构
键接异构
第一章 高分子链的结构
旋光异构体 （optical isometrism）
正四面体的中心原子 上4个取代基不对称 而产生的异构体，这 样的中心原子叫不对 称原子。
重点及要求：掌握单个高分子链的基本化学结构及构造，高分 子链的构型等；了解当分子链的组成、构型、构造不同时，高 分子材料的性能会有很大差别。
第一章 高分子链的结构
结构单元的化学组成
结构单元 主链
侧链基团 或 取代基
H2C CH
n
Cl
聚合度
碳链高分子 杂链高分子 元素高分子
端基
第一章 高分子链的结构