东华大学高分子化学课件第六章

第六章高分子的结构与性质本章主要介绍高分子材料的结构和性质，以及它们之间的关系。ppbypptppt高分子的分类1按结构分类高分子可分为线性、支化、交联三种结构。线性高分子由长链组成，支化高分子由主链和侧链组成，交联高分子由链间连接形成网状结构。2按来源分类高分子可分为天然高分子和合成高分子。天然高分子由动植物等生物体合成，如蛋白质、纤维素。合成高分子由人工合成，如聚乙烯、聚丙烯。3按性质分类高分子可分为热塑性塑料、热固性塑料、弹性体等。热塑性塑料可反复加热成型，热固性塑料加热后会固化，弹性体具有弹性和韧性。高分子的分子量定义高分子的分子量是指单个高分子链的相对分子质量，反映了单个高分子链的尺寸大小。影响因素高分子的分子量取决于单体在聚合过程中的反应程度和聚合方式。重要性分子量是高分子材料性能的关键影响因素，直接影响材料的物理性质和力学性能。高分子的分子量分布定义高分子的分子量分布是指同一高分子样品中不同分子量的分子所占比例的分布情况。影响因素高分子的分子量分布受聚合方式、反应条件和单体纯度等因素影响。重要性分子量分布影响高分子材料的力学性能、溶解性、熔融温度、粘度等性质。高分子的平均分子量定义由于高分子样品中存在不同分子量的分子，因此需要用平均分子量来描述高分子的分子量大小。种类常用的平均分子量有数均分子量、重均分子量、粘度平均分子量等，每种平均分子量反映了不同的分子量信息。重要性平均分子量是表征高分子材料的重要参数，它与材料的物理性质、力学性能等密切相关。高分子的分子量测定方法凝胶渗透色谱法(GPC)粘度法端基分析法光散射法原理各种方法利用高分子在溶液中的物理性质或化学性质进行测定。不同方法侧重于不同类型的平均分子量。应用分子量测定对了解和控制高分子材料的性能非常重要。不同应用领域对分子量要求不同。黏度平均分子量定义黏度平均分子量是根据高分子溶液的黏度来测定的平均分子量，反映了高分子链的缠结程度。特点黏度平均分子量对长链分子比较敏感，它受高分子链的长度和形状影响较大。应用黏度平均分子量常用于表征聚合物的分子量大小，以及控制聚合物的黏度。公式黏度平均分子量可以用Mark-Houwink方程计算，该方程包含高分子溶液的黏度和浓度信息。数均分子量定义数均分子量是指将所有高分子链的分子量加总，然后除以高分子链总数。数均分子量反映了高分子样品中不同分子量的平均值。计算方法数均分子量可以使用实验方法测定，例如凝胶渗透色谱法(GPC)。意义数均分子量与高分子材料的溶解性、黏度等性质密切相关。它反映了高分子样品中不同分子量的平均大小。重均分子量1定义重均分子量是指将所有高分子链的分子量与其质量相乘，然后除以所有高分子链的总质量。重均分子量反映了高分子样品中不同分子量的加权平均值。2计算方法重均分子量可以使用实验方法测定，例如光散射法或超速离心法。3意义重均分子量与高分子材料的力学性能、熔融温度等性质密切相关。它反映了高分子样品中分子量较大的分子所占的比例。分子量分布曲线定义分子量分布曲线描述了高分子样品中不同分子量的分子所占比例的变化情况。它反映了高分子样品中分子量的分布情况。特点分子量分布曲线通常呈钟形曲线，曲线形状和峰值位置反映了高分子样品的分子量分布信息。意义分子量分布曲线可以提供高分子样品中分子量分布的直观信息，帮助理解高分子材料的物理性能和力学性能。应用分子量分布曲线可以用于表征高分子的分子量分布，评估聚合反应的控制程度，以及预测高分子材料的性能。高分子的结构链结构高分子链的结构决定了其物理和化学性质。不同的链结构会影响高分子的柔性、熔点、溶解性等。支化结构支化结构是指高分子链上存在分支。分支结构会降低高分子的结晶度，影响其力学性能。网络结构网络结构是指高分子链之间形成交联，形成三维网络结构。网络结构提高了高分子的强度、韧性和耐热性。高分子的构型定义构型是指高分子链中原子或基团在空间排列的特定方式，由化学键决定，无法通过简单的旋转或转动改变。类型立构规整性顺反异构手性高分子的构象定义构象是指高分子链在空间的排列方式，由高分子链的旋转和转动决定，可以轻易改变。影响因素构象受温度、溶剂、压力等因素影响，影响高分子链的形状和尺寸，进而影响高分子的物理性质。类型常见的构象有无规卷曲、螺旋形、折叠形等，不同构象具有不同的能量状态。重要性构象对高分子材料的力学性能、溶解性、粘度等方面具有重要影响。高分子的链型线性链线性链是指由单链构成，没有分支，分子量分布较窄。支链链支链链是指由主链和侧链构成，具有分支结构，分子量分布较宽。交联链交联链是指由高分子链之间形成化学键，形成三维网络结构。星型链星型链是指由多个线性链从一个中心点辐射出去，形成星状结构。高分子的分子量与性质的关系1溶解性分子量越大，溶解性越差，因为高分子链之间的相互作用力增强，难以与溶剂分子发生作用。2黏度分子量越大，黏度越高，因为高分子链的缠结程度增加，流动性降低。3力学性能分子量越大，强度、韧性、硬度等力学性能越好，因为高分子链之间的相互作用力增强，材料的结构更加稳定。4热性能分子量越大，熔点、玻璃化转变温度等热性能越高，因为高分子链之间的相互作用力增强，需要更高的能量才能破坏。高分子的溶解性定义高分子的溶解性是指高分子材料在溶剂中溶解的能力。溶解性受高分子链的结构和溶剂性质的影响。影响因素高分子链的极性、分子量、结晶度以及溶剂的极性、溶解度参数等都会影响高分子的溶解性。溶解过程溶解过程是高分子链与溶剂分子之间发生相互作用，高分子链的结构松散，并分散在溶剂中，形成溶液。高分子的溶胀定义溶胀是指高分子材料在溶剂中吸附溶剂而体积膨胀的现象。溶胀过程是一个可逆过程，可以通过改变溶剂的浓度或温度来控制。影响因素高分子的交联度、溶剂的极性和温度等因素都会影响溶胀程度。交联度越高，溶胀程度越低；溶剂的极性越强，溶胀程度越高；温度越高，溶胀程度越高。高分子的溶液性质粘度高分子溶液的粘度受分子量、浓度、温度和溶剂性质等因素影响。光散射高分子溶液的光散射现象可以用来测定高分子的分子量和尺寸。渗透压高分子溶液的渗透压可以用来测定高分子的分子量和浓度。渗透高分子溶液的渗透现象可以用来调节高分子材料的吸水性或释放溶剂。高分子的凝胶化1定义凝胶化是指高分子溶液在特定条件下，形成具有三维网络结构的凝胶的过程。2过程凝胶化通常由交联反应引起，高分子链之间形成交联，形成具有弹性的三维网络结构。3影响因素凝胶化的程度受高分子浓度、交联剂浓度、温度和溶剂性质等因素影响。4性质凝胶具有弹性、吸水性、耐热性和机械强度等特性，广泛应用于各种领域。高分子的玻璃化转变定义玻璃化转变是指非晶态高分子材料从橡胶态转变为玻璃态的过程。它是一个物理变化，不是化学变化。影响因素玻璃化转变温度受高分子链的结构、分子量和侧基大小等因素影响。重要性玻璃化转变温度是高分子材料的一个重要物理参数，它决定了材料在不同温度下的力学性能和使用范围。高分子的熔融性定义熔融是指结晶性高分子材料在加热到一定温度时，晶体结构破坏，转变为熔融态的过程。熔点熔点是指结晶性高分子材料从固态转变为液态时的温度，是高分子材料的一个重要物理性质。影响因素熔点受高分子链的结构、分子量、结晶度等因素影响。分子量越大、结晶度越高，熔点越高。熔融粘度熔融粘度是指高分子材料在熔融状态下的流动阻力，影响高分子材料的加工性能。高分子的结晶性定义结晶性是指高分子材料中，分子链以规则排列形成晶体结构的程度。结晶区域结晶区域是指高分子链以规则排列形成晶体结构的区域，具有高度有序性。非晶区域非晶区域是指高分子链以无序排列的区域，具有较低的密度和强度。影响因素高分子的结晶性受分子链的结构、分子量、结晶度等因素影响。高分子的力学性质弹性高分子材料在外力作用下发生形变，当外力去除后，能够恢复到原来形状的性质。塑性高分子材料在外力作用下发生形变，当外力去除后，不能完全恢复到原来形状的性质。强度高分子材料抵抗外力破坏的能力，反映材料抵抗断裂或屈服的能力。硬度高分子材料抵抗压痕或划痕的能力，反映材料表面抵抗磨损和刮擦的能力。高分子的热稳定性定义热稳定性是指高分子材料在高温下抵抗热分解和降解的能力。热稳定性是高分子材料的一个重要性能指标，直接影响其在高温下的应用范围。影响因素高分子链的结构、分子量、侧基大小以及交联程度等因素都会影响热稳定性。例如，链结构越稳定，侧基越小，热稳定性越好；交联程度越高，热稳定性越好。高分子的耐化学性定义耐化学性是指高分子材料抵抗化学物质侵蚀的能力。不同的高分子材料对不同化学物质的耐受性不同。影响因素高分子链的结构、分子量、侧基大小以及交联程度等因素都会影响耐化学性。例如，交联程度越高，耐化学性越好。测试方法常用的耐化学性测试方法包括浸泡法、接触法、腐蚀法等。通过测试结果可以评估材料对特定化学物质的耐受性。高分子的耐辐射性1定义耐辐射性是指高分子材料抵抗电离辐射的破坏能力