第三章 高分子链的聚集态结构
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第一章高分子链的结构1.1概论高聚物结构的特点:1.高分子是由很大数目(103~105)的结构单元组成的,相对分子质量大,相对分子质量往往存着分布。
2.一般高分子主链都有一定的内旋转自由度,可以使主链弯曲而具有柔性。
3.高分子结构的不均一性是一个显著的特点。
4.凝聚态结构的复杂性: 由于一个高分子链包含很多结构单元,而结构单元间的相互作用对其聚集态结构和物理性能有着十分重要的影响。
5.高分子的聚集态有晶态和非晶态之分,高聚物的晶态比小分子晶态的有序程度差很多,存在很多缺陷。
6.要使高聚物加工成有用的材料,往往需要在其中加入填料,各种助剂,色料等。
1.2高分子的近程结构(,)(,)⎧⎧⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎧⎨⎨⎪⎪⎩⎩⎪⎪⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎩结构单元的化学组成结构单元键接方式结构单元空间立构近程结构支化高分子链结构交联结构单元键接序列高聚物结构高分子链尺寸分子量均方半径和均方末端距远程结构高分子链的形态构象柔性与刚性非晶态结构晶态结构高分子聚集态结构液晶结构取向结构多相结构【组成与构造∙高分子结构分为高分子链结构和与高分子聚集态结构。
∙高分子链的结构指高分子的结构和形态。
包括:①化学组成、构造、构型、共聚物的序列结构,为近程结构或一级结构。
②分子的大小与形态,为远程结构或二级结构,如伸直链、折叠链、钜齿链,螺旋链、无规线团。
∙高分子聚集态结构(三级结构)是指高分子链之间的几何排列和堆砌状态。
包括晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构以及织态结构。
∙高分子链结构决定的聚合物的基本性能特点,凝聚态结构与材料的性能有着直接关系。
】1.2.1结构单元的化学组成高分子链的化学结构可分成四类:A.碳链高分子,主链全是碳以共价键相连。
这类聚合物大部分由加聚而得,不易水解,可塑性好,易于加工。
缺点:易燃、耐热性差、易老化,不能在苛刻的条件下使用。
B.杂链高分子,主链除了碳还有氧、氮、硫等杂原子。
2高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构是指由高分子链相互排列和空间有序排布所形成的特定结构。
高分子材料的聚集态结构直接影响其性质和性能,因此对于高分子材料的研究和应用具有重要意义。
通过研究高分子的聚集态结构,可以揭示高分子材料的力学性能、热学性能、传质性能等方面的规律,为高分子材料的应用提供理论指导。
高分子的聚集态结构主要包括无序态、部分有序态和完全有序态三种。
1.无序态:在无序态下,高分子链相互交织、随机排列,没有任何规则的结构。
这种结构通常是由高分子材料在固态下由熔融态或溶液中形成的,没有特定的结晶形态。
无序态的高分子材料具有良好的可塑性和变形性能,常见于塑料材料。
2.部分有序态:部分有序态是指高分子链部分按照一定规则排列,但整体结构仍然随机分布。
这种结构的高分子材料通常在固态下由无序态经过加工过程形成,如拉伸、压缩、拉伸-轻度热处理等。
部分有序态的高分子材料具有介于无序态和有序态之间的性质,具备较高的力学性能和热学性能,常见于纤维材料。
3.完全有序态:完全有序态是指高分子链按照一定规则有序排列,形成有序的晶体结构。
有序态的高分子材料具有良好的力学性能、热学性能和传质性能,常见于高分子晶体材料、高分子纤维和高分子薄膜等。
完全有序态的高分子材料的结晶形态可以通过X射线衍射、热分析、光学显微镜以及电子显微镜等手段进行表征。
高分子的聚集态结构形成的过程主要与高分子链的构型调整和高分子链之间的相互作用有关。
在高分子合成或高分子材料加工过程中,高分子链可能具有不同的构象,如直线构象、环状构象、扭曲构象等。
同时,高分子链之间的相互作用也会影响聚集态结构的形成。
例如,范德华力、静电相互作用、亲疏水性等会影响高分子链的相互吸引和排斥,进而决定高分子的聚集态结构。
综上所述,高分子的聚集态结构直接影响高分子材料的性质和性能,三种主要的聚集态结构包括无序态、部分有序态和完全有序态。
通过研究高分子的聚集态结构,可以深入了解高分子材料的力学性能、热学性能、传质性能等方面的规律,为高分子材料的应用提供理论指导。
高聚物结构与性能名词解释第一、二章高分子的链结构链式结构:高分子是由多价原子彼此以共价键结合而成的长链状分子。
构象:由于单键内旋转而产生的分子在不同形态。
构型:分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列,要改变构型必须经过化学键的断裂和重组。
高分子链的构型包括单体单元的键合顺序、空间构型的规整性、支化度、交联度以及共聚物的组成及序列结构。
构造:分子链中原子的种类和排列,包括取代基和端基的种类,结构单元的排列顺序,支链的类型和长短。
高分子的结构包括高分子的链结构与聚集态结构。
高分子的链结构又分近程结构和远程结构。
近程结构属于化学结构,又称一级结构。
远程结构包括分子的大小与形态,链的柔顺性及分子在各种环境中所采取的构象,又称二级结构。
聚集态结构是指高分子材料整体的内部结构,包括晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构以及织态结构,它们是描述高分子聚集体中的分子之间是如何堆砌的,又称三级结构。
织态结构和高分子在生物体中的结构则属于更高级的结构。
高分子链序列结构:共聚物中不同结构单元的交替次数,不同结构单元在分子链中的平均长度。
全同立构:高分子全部由一种旋光异构体键接而成或者高分子主链上的侧基在主链的同侧;间同立构:由两种旋光异构体交替键接而成或者侧基以间隔一定的主链长度在主链两侧出现;等规立构:两种旋光异构体完全无规键接时,则称为无规立构。
全同异构和间同异构。
结构异构:结构不同引起异构,化学性质也截然不同立体异构:结构相似,但由于空间排布的微小偏差导致结构不同;顺反异构:由于正反的差别导致光学异构:构造相同的分子,如使其一平面偏振光向右偏转,另一侧向左。
则两种互为光学异构体。
构象异构:同一种化合物的构象,可通过单键旋转由一种变为另一种,则这两种互为构象异构体。
通常自由基聚合的高聚物大都是无规的,只有用特殊的催化剂才能制得等规立构的高聚物,这种聚合方法称为定向聚合。
等规度: 高聚物中含有全同立构和间同立构的总的百分数。