高分子物理1链结构

戚栋明/86843707

材纺学院17号楼221室

高分子化学及物理

PolymerChemistryandPhysics

讨论交流15%作业习题20%期末考查50%考勤纪律15%纪律！1．金日光，华幼卿主编：《高分子物理》(第三版)，化学工业出版社，2008年2．何曼君等编著：《高分子物理》(第三版)，复旦大学出版社，2007年参考资料：

生活中的高分子材料性质用途塑料纤维橡胶涂料胶粘剂功能高分子以聚合物为基础，加入各种助剂和填料，经加工形成的塑性材料或刚性材料。具有可逆形变的高弹性材料。纤细而柔软的丝状物，长度至少为直径的100倍。涂布于物体表面能成坚韧的薄膜、起装饰和保护作用的聚合物材料能通过粘合的方法将两种以上的物体连接在一起的聚合物材料具有特殊功能与用途但用量不大的精细高分子材料

高分子材料应变ε温度T线型非晶高聚物的形变～温度关系曲线玻璃态区高弹态区粘流态区玻璃化转变区粘流转变区玻璃化转变温度TgTf粘流温度塑料橡胶纤维涂料/粘合剂天然高分子的直接利用天然高分子的化学改性天然橡胶的硫化,硝化纤维的合成等淀粉、蛋白质、棉、麻、丝、竹、木等缩聚反应，自由基、配位、离子聚合等人工高聚物的合成高聚物的功能化和高性能化复合化、工程化、智能化等

高分子材料塑料1869年31岁的印刷工人约翰•海阿特发明赛璐珞celluloid赛璐珞硝化纤维塑料+樟脑1909年贝克兰发明酚醛树脂1940年5月20日的《时代》周刊则将贝克兰称为“塑料之父”。电木Rubber树的眼泪Tg<室温分子量>几十万可逆形变的高弹性聚合物材料天然纤维1855年瑞士人奥蒂玛斯把纤维素放在硝酸中得到硝化纤维素溶液，制得第一根人造纤维；1883年查唐纳脱把硝化纤维素放在酒精和乙醚中得到溶液，得到人造丝；纤维成型加工合成结构应用性能高分子化学高分子物理高分子科学结构链结构(链内)性能凝聚态结构

(链间)分子运动分子量高分子溶液流变性能粘弹性能力学性能电学性能①②③④⑤⑥高分子物理结构链结构(链内)凝聚态结构(链间)结构单元的化学组成高分子链的构型高分子链的构造共聚高分子链的序列结构高分子链的分子大小、尺寸高分子链的构象高分子链的形态近程远程织态结构晶态/非晶态/取向态/液晶态第一章、高分子链的结构结构单元的化学组成高分子链的构型高分子链的构造共聚高分子链的序列结构高分子链的构象高分子链的柔性高分子链的尺寸1结构单元的化学组成主链元素组成碳链高分子：完全由C原子组成杂链高分子：除C外，还含O,N,S等杂原子元素高分子：由Si,B,Al,O,N,S,P等杂原子组成主链：由共价键构成（类型、键长、键角、键能等）取代基/侧基/端基：特点：可塑性好，易成型加工；不易水解，耐热性差，易老化（聚四氟乙烯PTFE例外）聚丙烯(PP)顺丁橡胶(BR)碳链高分子：碳链高分子:聚乙烯PEPE是聚乙烯塑料，化学性能稳定，通常制作食品袋及各种容器，耐酸、耐碱及盐类水溶液的侵蚀，但不宜用强碱性洗涤剂擦拭或浸泡。碳链高分子:聚丙烯PPPP是聚丙烯塑料，无毒、无味，可在100℃的沸水中浸泡不变形、不损伤，常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用，多用于食具。(丙纶)聚丙烯纤维碳链高分子:聚丙烯腈PANPAN是聚丙烯腈纤维：蓬松性和保暖性好，手感柔软，并具有良好的耐气候性和防霉、防蛀性能。主要用做人造纤维，俗称人造羊毛；制毛线、针织物和机织物，尤其适宜作室内装饰布，如窗帘等。(腈纶)聚丙烯腈纤维碳链高分子:聚氯乙烯PVC(氯纶)聚氯乙烯纤维

PVC是聚氯乙烯塑料，色泽鲜艳、耐腐蚀、牢固耐用，由于在制造过程中增加了增塑剂、抗老化剂等一些有毒辅助材料，故其产品一般不存放食品和药品。碳链高分子:聚苯乙烯PSt

PSt是聚苯乙烯塑料，容易着色、透明性好，多用于制作灯罩、牙刷柄、玩具、电器零部件。它耐酸碱腐蚀，但易溶于氯仿、二氯乙烯、香蕉水等有机溶剂。

ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚合的塑料，它色彩醒目，耐热、坚固、外表面可镀铬、镍等金属薄膜，可制作琴键、按钮、刀架、电视机外壳、伞柄等。特点：极性大，强度高，耐热性好，但易水解可作为工程塑料使用。聚甲醛(POM)聚碳酸酯(PC)聚对苯二甲酸乙二酯(PET)杂链高分子：杂链高分子:聚乙二醇PEG性质随着分子量而改变：从无色、无臭、黏稠液体至蜡状固体；毒性、吸湿性随分子量的增加而减少；液体聚乙二醇200-600可提供广泛吸湿性选择，适用于增塑剂、橡胶的助剂，制备表面活性剂、油墨等。

聚乙二醇1500可用作润滑剂、人造纺丝的纺织上浆整理剂；羊毛的防皱剂、疏水性纤维如尼龙、聚酯等以耐摩、防滑和抗静电的复合功能。PEG200PEG4000杂链高分子:尼龙-66PA-66(锦纶)聚酰胺纤维聚酰胺（尼龙，PA）：坚韧、牢固、耐磨，常用于制作梳子、牙刷、扇骨、网袋绳、水果外包装袋等。无毒性，但不可长期与酸碱接触。100%聚酰胺短袖T杂链高分子:聚酯PET(涤纶)聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维PET具有优良的特性(耐热性、耐化学药品性。强韧性、电绝缘性、安全性等)，价格便宜，所以广泛用做纤维、薄膜、聚酯瓶、工程塑料等。

杂链高分子:(氨纶)聚氨酯纤维聚氨酯材料是目前性能最好的保温材料。聚氨酯PU弹性体用作滚筒、传送带、软管、汽车零件、鞋底、合成皮革、电线电缆和医用人工脏器等；软质泡沫体用于车辆、居室、服装的衬垫；硬质泡沫体用作隔热、吸音、包装、绝缘以及低发泡合成木材涂料用于高级车辆、家具、木和金属防护，水池水坝和建筑防渗漏材料，以及织物涂层等。胶粘剂对金属、玻璃、陶瓷、皮革、纤维等都有良好的粘着力。此外聚氨酯还可制成乳液、磁性材料等。聚碳酸酯（聚碳，PC）：强度、延展性、强韧性、抗冲击性、透明度极高，已被广泛用于各种安全灯罩、信号灯，体育馆、体育场的透明防护板，采光玻璃，高层建筑玻璃，汽车反射镜、挡风玻璃板，飞机座舱玻璃，摩托车驾驶安全帽。用量最大的市场是计算机、办公设备、汽车、替代玻璃和片材，如CD和DVD光盘聚甲醛（POM）：被誉为“超钢”，具有优越的机械性能和化学性能，主要用作各种精密度高的小模数齿轮、几何面复杂的仪表精密件、自来水龙头、农业喷灌机械及爆气管道阀门。特点：强度不高，具有无机物的耐热性和有机物的弹塑性。元素有机高分子：聚二甲基硅氧烷(硅橡胶)元素高分子：元素无机高分子：聚氯化磷腈(磷腈橡胶)聚二甲基硅氧烷有机硅有机硅织物抗菌整理剂有机硅耐高温绝缘粘接密封胶有机硅胶粘剂

构成主链的硅-氧结构具有较强的化学键结，有机硅高聚物的分子比一般有机高聚物对热、氧稳定得多。塑料名称塑料缩写代号代码聚酯PET01高密度聚乙烯HDPE02聚氯乙烯PVC03低密度聚乙烯LDPE04聚丙烯PP05聚苯乙烯PSt06其他塑料Others07塑料制品回收标识：端基结构与主链的结构不同端基一般具有较大的化学活性热稳定性和化学稳定性

通常来自单体、引发剂等如：—OH、—COOH、—NH2等端基：2高分子链的构型构型：分子中各原子在空间的相对位置和排列不经键的断裂和重组不能改变!构型旋光异构体几何异构体键接异构体全同立构：高分子链全部由同一种旋光异构单元键接而成间同立构：高分子链由两种旋光异构单元交替键接而成无规立构：高分子链由两种旋光异构单元无规键接而成旋光异构：有不对称碳原子所以有旋光异构C全同立构PP：熔点165C；密度0.92；易结晶塑料无规立构PP：软化点80C；密度0.85；弹性体解：1）R构型全同立构或等规聚合物2）S构型全同立构或等规聚合物3）间同立构或间规聚合物4）R-S无规立构聚合物下列烯类聚合物的构型?1)–R-R-R-R-R-R-2)–S-S-S-S-S-S-3)–R-S-R-S-R-S-4)–S-R-R-S-S-R-几何异构：取代基在双键两侧不同的排列方式（顺式反式）1,4-聚丁二烯几何异构顺式反式重复周期内旋转弹性规整性结晶熔融温度用途顺式长易有差不易~30℃橡胶反式短不易无好较易~70℃塑料链结构单元的键合顺序键接异构：影响：高聚物结晶能力、力学性能、热稳定性能等头-头联接头-尾联接尾-尾联接单烯类(CH2=CHR)：头-尾、头-头或尾-尾α-烯烃聚合产物大多为头-尾相接。头-头结构的形成与聚合温度有关，聚合温度上升，头-头结构含量增高。双烯类烯烃(CH2=CH-CH=CH2):

加成聚合使键接方式更复杂1、2加成

3、4加成

1、4加成[][][]线形高分子环状高分子支化高分子梳形高分子梯形高分子网状高分子星形高分子体型高分子3高分子链的构造产生原因：聚合过程中，活性大分子发生链转移，或反应基团的多官能度。HDPELDPE支化：支化结构的研究：支链的化学结构、长度、数量(支化度)支化高分子链的几种模型影响：结晶性、柔顺性、密度、硬度、熔点等短支链——规整性、结晶性、密度、熔点等长支链——主要影响溶解性能和熔体性能低

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熔点：LDPE80~100℃，HDPE120℃高分子链间通过化学键连接成一个三维空间网络大分子结构交联：可克服分子间流动，强度热稳定性耐溶剂性交联结构的研究：交联键的化学结构、长度、密度(交联度)不溶不熔高聚物