聚合物的结构特点及其对聚合物材料性能特点的决定性作用.doc

聚合物的结构特点及其对聚合物材料性能特点的决定性作用摘要 高分子物理的基本任务之一就是探求高聚物的结构与性能, 揭示结构与性能之间的内在联系及其基本规律。高聚物结构与性能的关系应该包含 3个层次: 通过分子运动联系的 分子结构与材料性能关系、通过产品设计联系的凝聚态结构与制品性能关系和通过凝聚态物理知识联系的电子态结构与材料功能关系。传统教材上仅讲授结构与性能关系,有相当的局限性, 需要在研究生阶段补充有关凝聚态结构与制品性能关系和电子态结构与材料功能关系的课程。关键词 高分子物理 结构 性能 高聚物作为化学学科重要分支之一的高分子科学,其基本任务之一就是探求高聚物的结构与性能关系,揭示结构与性能之间的内在联系及其基本规律, 以期对高聚物材料的合成、加工、测试、选材和开发提供理论依据。一、聚合物的结构特点高分子（macromolecule）也常称聚合物（polymer），通指由许多单元组成的大分子，这些单元可以是具有相似或完全相同的结构，或是由完全不同但能互相生成共价键的有机化合物相互之间连接形成长链结构。高分子由小分子经聚合反应生成，聚合生成高分子的小分子被称为单体（monomer)。从链的形状来说,高分子可以分为三类：直链高分子，支化高分子，和交联高分子。直链高分子的结构最简单，它是由许多单体分子一个接一个连接而成的长链分子；如果这条长链带有与其相比较短的分枝，它就被称为支化高分子；如果高分子链与链之间由支链连接起来而形成网状，就成为交联高分子。同低分子化合物相比，高分子化合物的结构有以下特点：1、分子量高高分子聚合物与低分子化合物相比较，一个非常突出的特点，就是分子量非常高。2、线链状结构高分子可看成是数目庞大的低分子以共价键相连接而形成的。如果把低分子抽象为一个“点”，那么绝大多数高分子则抽象为由千百万个“点”连接而成的“线”或“链”。而且，人们通过长期的实践和研究，证明高分子是链状结构。一般合成高分子是由单体通过聚合反应连接而成的链状分子，称为高分子链，除真正的线状链外，还可能形成支链、网链等。而较大尺寸的高分子的分子运动行为就可通过“链”的运动来描述。3、分子量和分子量尺寸的多分散性高分子化合物实际上是一种具有相同的化学组成(链节结构相同)，而分子链长度不等（每个分子的链节数目不同）的同系高分子的混合物。也就是说，构成高分子化合物的每个分子的分子量不完全一样（即分子量的不均一性），即分子量是一个平均值，这种特性就称为分子量的多分散性。除有限的几种天然高分子外，其他高分子的分子量都是不均一的。也可理解为分子量相同的不同分子之间在同一时刻可具有不同的尺寸。这就决定了高分子的分子量和分子尺寸只能是某种意义上的统计平均值。二、聚合物结构与性能的关系高分子材料是由相对分子质量比一般有机化合物高得多的高分子化合物为主要成分制成的物质。一般有机化合物的相对分子质量只有几十到几百，高分子化合物是通过小分子单体聚合而成的相对分子质量高达上万甚至上百万的聚合物。巨大的分子质量赋予这类有机高分子以崭新的物理、化学性质：可以压延成膜；可以纺制成纤维；可以挤铸或模压成各种形状的构件；可以产生强大的粘结能力；可以产生巨大的弹性形变；并具有质轻、绝缘、高强、耐热、耐腐蚀、自润滑等许多独特的性能。高分子材料的性能是其内部结构和分子运动的具体反映。掌握高分子材料的结构与性能的关系，为正确