02-高分子链的结构

1、第一章 高分子的链结构,Polymer Chain Structure,例： 聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA,从近处看：,组成原子的种类、原子的连接方式与次序等,从远处看：,高分子链的大小或长短、在空间中的形态等,Chemical composition 化学组成,Configuration 构型,Architecture 构造,Sequential structure 共聚物的序列结构,Microstructure 高分子的结构 (近程结构),Size 分子大小,Shape 分子形态,Morphology 高分子的形态 (远程结构),Polymer chain structure 高分子链结构,

2、The microstructure and morphology of single polymer chain. 单个高分子链的结构和形态。,近程结构与远程结构,所谓的“近”和“远”，是指沿着高分子主链上的距离的近和远，不是指空间上的距离远近。 近程结构： 是构成的最基本微观结构，包括其组成和构型等。（可以理解为与链节有关的结构） 远程结构： 大分子链的空间结构(构象)以及链的柔顺性等。（可以理解为与整条链有关的结构）,结构单元的化学组成 高分子链的构型 分子构造 共聚物的连接序列,1.1高分子链的近程结构,以聚氯乙烯为例( Polyvinyl Chloride PVC),聚合度,1.1.

3、1 结构单元的化学组成,结构单元,主链,侧链基团 或取代基,The Chemical Structures of some Polymers,聚异丁烯 PIB Polyisobutylene,聚丁二烯PB Polybutadiene,聚异戊二烯PIP Polyisoprene,聚偏二氯乙烯PVDC Polyvinylidene Chloride,聚四氟乙烯 PTFE Polytetrafluoroethylene Teflon,聚丙烯腈 PAN Polyacrylonitrile,聚氧化乙烯 PEO Polyethyleneoxide,聚苯醚 PPO Polyphenylene oxide,

4、or Polyphenylene ether,聚碳酸酯 PC Polycarbonate,聚二甲基硅氧烷 PDMS Polydimethyl silioxane or silicon rubber,Composition of Polymer Chain（只看主链）,碳链高分子 Carbon chain polymer PE, PP, PS, PVC 杂链高分子 Hetero-chain polymer PET, PA66 元素高分子 Elementary chain polymer 元素有机高分子: 侧基为有机基团 无机高分子: 侧基不为有机基团 端基 End Group,1.1.2 高分子

5、链的构型,构型（configuration）: 是指分子中由化学键所固定的原子在空间的排列。 要改变构型，必须经过化学键的断裂与重组。 构型不同的异构体有：旋光异构体（立体异构体）和顺反异构体（几何异构体） 结构单元键接顺序不同所造成的键接异构有时也归于构型的范畴。,旋光异构,旋光异构高分子是否必定有旋光性？,内、外消旋作用，所以无旋光性； 但有些生物高分子具有旋光性,聚合物分子链R与S构型的约定是任意的，高分子中不关心具体的构型，只关心构型的异同,H,R,H,R,H,R,H,R,H,R,H,R,H,R,H,R,H,R,H,R,H,R,H,R,H,R,H,R,H,R,H,R,H,R,H,R,H

6、,R,H,R,H,R,Isotactic 全同立构 如：i-PP,Atactic 无规立构 如：a-PP,Syndiotactic 间同立构 如：s-PP,聚丙烯立构对性能的影响,几何异构,主链上有双键,p键,s键,聚丁二烯 Poly(1,4-butadiene),键接异构,头-尾键接 head-to-tail structure,头-头键接或尾-尾键接 head-to-head or tail-to-tail structure,二烯类单体聚合时可能的构型,顺式 反式,全同立构 间同立构 无规立构,全同立构 间同立构 无规立构,Head-to-tail,Head-to-head,聚乙烯醇缩甲

7、醛 (维尼纶),不易进行,研究高分子构型的实验方法,X-Ray Diffraction (XRD) X-射线衍射技术,Nuclear Magnetic Resonance (NMR) 核磁共振,Infrared Spectrum (FT-IR) 红外光谱,1.1.3 分子构造 (Architecture),线形高分子,支化高分子 (梳形高分子),交联或网状高分子,星形高分子,环状高分子,polycatenanes,分子项链,可以进一步转化为聚合物管(polymer tube),a-环糊精,梯形聚合物(ladder polymer),片型聚合物 (sheet polymer),树枝状聚合物 (D

8、endrimer),超枝化聚合物 (hyperbranched polymer),三种常见聚乙烯的物理性能比较,Ultra-high molecular weight polyethylene UHMWPE 超高分子量聚乙烯 Linear low density polyethylene LLDPE 线型低密度聚乙烯,1.1.4 共聚物的序列结构,统计(无规）共聚物 Statistical (Random) copolymer Poly(A-ran-B),交替共聚物 Alternating copolymer, Poly(A-alt-B),嵌段共聚物 block copolymerPoly(A-block-B),接枝共聚物 graft copolymer Poly(A-g-B),ABS: Acrylonitrile-Butadiene-Styrene,耐油性, 高拉伸强度和硬度,弹性和高抗冲击性能,良好的成型性能,SBS : Styren