大学化学原理28

1、怎样制备具有预期性能的聚合物聚合物的结构与性质的关系1一、使高分子有较高的相对分子质量2分子间相互作用力范德华力静电力：13-21KJ/mol（极性的粒子间）诱导力：6-13KJ/mol（极性与非极性粒子间）色散力：0.8-8KJ/mol作用范围：小于1 nm氢键： 40KJ/mol OHOC-C键： 250KJ/mol-+-+-+d-d+d-d+d-d+3相对分子质量的影响如果一个聚合物包含2000个分子，其中1/20的分子间存在范德华作用力，分子间作用力总和为400KJ/mol.大于C-C的化学键力。聚合物在受力时会发生化学键的断裂。4分子量与聚合物强度的关系分子量越大，聚合物强度越高，粘

2、度越大。5注意：构成聚合物的分子不均匀在同一个聚合物中，分子的长度是不同的，有长有短。甚至还存在少量未聚合的单体或小分子量聚合物。同一种聚合物通常没有固定的熔点和物理常数。熔点常常是一个很宽的范围。如聚合物中残留有毒的聚合物单体，如氯乙烯，苯乙烯等，则生成的聚合物会有一定毒性，使用时要特别注意不得用于食品包装。6加工过程对分子量的要求工业上，改变聚合物的相对分子质量，可以得到不同牌号的产品，以适用于不同用途。如要加工纤维、薄膜或其他薄壁、形状复杂的产品，应选择相对分子质量小一点原料，这样熔融粘度会低一点，就比较容易加工。如要加工塑料管材、板材等应选择相对分子质量高一点的原料，这样做成的管材强度

3、会较高。7二、改变结构单元的组成可以使聚合物的性质截然不同8聚合物结构单元组成影响聚乙烯：性软，透明度差；主链上的基团小，链柔软聚苯乙烯：性脆、透明度高主链上的取代基大，链僵硬尼龙：韧性好、耐磨。分子间形成氢链，整个聚合物形成一个整体。9主链组成不同,性能各异芳纶(Kevlar)：尼龙-66中的脂基换成芳基,得到的芳香族聚酰胺.是一种液晶高分子材料.特性：具有高强度(比钢丝高4倍),高模量(比钢丝高2倍),和耐高温(在200C长期使用)的性能。尼龙-66芳纶10侧基组成不同,性能各异聚乙烯醇亲水性聚合物，能溶于水。聚苯乙烯憎水性聚合物，溶于甲苯。11特殊结构，显示特殊的性能聚乙炔：导电高分子（

4、分子中有共轭结构）12三、通过改变高分子的链形态131、线型，支化和交联使塑料有热塑性和热固性之分体型（网状）(热固性)线型链(热塑性)支化链(热塑性)14链形态对聚乙烯性能的影响聚合物种类链形态密度耐热性(C)强度用途举例高压聚乙烯低压聚乙烯交联聚乙烯支化线性交联低高中低(60)中(90)高(125)低中高食品袋周转箱电缆套管15四、改变聚合物的结晶度16结晶度使高分子材料的强度提高能结晶的高分子：链结构较对称,较规整：如PE（CH2CH2）分子间有强相互作用：如聚酰胺（氢键）链较柔性, 易折迭起来形成结晶。与小分子不同，高分子很难100%结晶。17附：聚合物结晶的形态照片18球晶熔融高分子

5、的结晶形态球晶（用偏光显微镜可观察到典型的马尔塔十字图案）PP球晶偏光显微照片19球晶生长20PP 球晶的SEM照片21串晶和树枝晶（在稀溶液中培养的单晶）5%PE二甲苯104CPE树枝晶22片晶PE在稀溶液中形成片晶23螺旋晶聚氧化乙烯螺旋晶245、使高分子拉伸取向取向提高了聚合物在拉伸方向的强度，用于制备纤维，编结袋用的撕裂带，高强度薄膜等。横向强度差纵向强度高25聚合物的热性能与机械性能261、高分子的热转变温度高分子在较低的温度下变得硬而脆，性能与玻璃类似，称为玻璃态；在较高温度下变得软而有弹性，性能与橡胶类似，称为高弹态；在更高的温度下，聚合物熔融，变成十分粘稠的、类似于浆糊一样的东

6、西，称为粘流态。定义：高分子从玻璃态变为高弹态的转变温度称为玻璃化转变温度, 用Tg表示。 从高弹态转变为粘流态的温度称为熔融温度，用Tf表示。27无定型高分子的温度形变曲线1. 玻璃态2. 高弹态3. 粘流态28玻璃化转变温度与材料的使用玻璃态高弹态粘流态玻璃化转变温度Tg熔融温度Tf热塑性材料的加工温度Tf塑料和纤维的Tg橡胶的Tg室温温度热变形温度292、聚合物的机械性能模量使材料产生单位形变所需的应力，单位 GPa (=109 Pa)。模量的大小表示材料的刚性。模量越大，材料的刚性越好，不容易变形。抗张强度通常用试样破坏时单位面积所承受的最大载荷来表示，单位：MPa (= 106 Pa)30软性（柔性）材料：模量小（宜折叠）、强度低。如LDPE硬性（刚性）材料：模量大（不宜折叠