同濟(jì)大學(xué)功能高分子材料ppt課件.ppt

《同濟(jì)大學(xué)功能高分子材料ppt課件.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、第一章高分子鏈的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的研究內(nèi)容是什么？首先我們要明確以下幾個(gè)概念：化學(xué)組成單體單元鍵合近程結(jié)構(gòu)單個(gè)高分子鏈的鍵接（交聯(lián)與支化）單體單元主體構(gòu)型（空間排列）高分子鏈結(jié)構(gòu)高分子的大小（分子量）遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)高分子的形態(tài)（構(gòu)象）晶態(tài)（Crystalline）非晶態(tài)（Non—crystalline）高分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)取向態(tài)（orientatim）液晶態(tài)（Liquidcrystals）織態(tài)（texture）第一節(jié)高分子的近程結(jié)構(gòu)1-1結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)組成聚合物具有鏈狀結(jié)構(gòu)，這概念在1920～1930年間已由Staudinger等提出并確

2、定高分子通常是通過加聚或縮聚反應(yīng)得到加聚縮聚由以上知：由于高分子是鏈狀結(jié)構(gòu)，所以把簡單重復(fù)（結(jié)構(gòu)）單元稱為“鏈節(jié)”（chains）簡單重復(fù)（結(jié)構(gòu)）單元的個(gè)數(shù)稱為聚合度DP(DegreeofPolymerization)1-1-1碳鏈高分子分子主鏈全部由碳原子以共價(jià)鍵相連的高分子（大多由加聚得到）如：這類高聚物不易水解，易加工，易燃燒，易老化，耐熱性較差。1-1-2雜鏈高分子分子主鏈由兩種或兩種以上原子如：O，N，S，C等以共價(jià)鍵相連的高分子，如：這類聚合物是由縮聚反應(yīng)或開環(huán)聚合而成的，因主鏈帶極性，易水解，醇解或酸解優(yōu)點(diǎn)：耐熱性好，強(qiáng)度高

3、缺點(diǎn)：易水解這類聚合物主要用作工程塑料1-1-3元素高分子分子主鏈含Si，P，Al，Ti，As，Sb，Ge等元素的高分子。如硅橡膠：這類高聚物的特點(diǎn)是具有無機(jī)物的熱穩(wěn)定性，有機(jī)物的彈性和塑性。但強(qiáng)度較低。1-1-4梯形聚合物分子主鏈不是單鏈而是象“梯子”或“雙股螺旋線”。如聚丙烯晴纖維加熱時(shí)，升溫過程中環(huán)化，芳構(gòu)化形成梯形結(jié)構(gòu)（進(jìn)一步升溫可得碳纖維），可作為耐高溫高聚物的增強(qiáng)填料。這類聚合物的特點(diǎn)：熱穩(wěn)定性好，因?yàn)槭軣釙r(shí)鏈不易被打斷，即使幾個(gè)鏈斷了，只要不在同一個(gè)梯格中不會(huì)降低分子量。1-2鍵接結(jié)構(gòu)1-2-1單烯類(CH2=CHR)（P6

4、）頭-頭尾-尾頭-尾無規(guī)鍵接1-2-2雙烯類單體以最簡單的雙烯單體丁二烯為例來考慮鍵接方式：異戊二烯單體聚合的鍵接方式：1-3高分子鏈的構(gòu)型1-3-1立體化學(xué)在高分子中的表現(xiàn)構(gòu)型——分子中由化學(xué)鍵所固定的原子在空間的幾何排列。要改變構(gòu)型必須經(jīng)過化學(xué)鍵的斷裂和重組。立體異構(gòu)的分類幾何異構(gòu)——內(nèi)雙鍵上的基團(tuán)在雙鍵兩側(cè)排列方式不同而引起的異構(gòu)（因?yàn)閮?nèi)雙鍵中鍵是不能旋轉(zhuǎn)的）。例如因?yàn)殡p鍵上一個(gè)C原子上連接二個(gè)相同的H，翻個(gè)身是同樣的化合物。根據(jù)定義只有內(nèi)雙鍵才有順反異構(gòu)。立體異構(gòu)的分類空間立構(gòu)——若正四面體的中心原子上四個(gè)取代基是不對(duì)稱的（即四個(gè)

5、基團(tuán)不相同）。此原子稱為不對(duì)稱C原子，這種不對(duì)稱C原子的存在會(huì)引起異構(gòu)現(xiàn)象，其異構(gòu)體互為鏡影對(duì)稱，各自表現(xiàn)不同的旋光性，故稱為旋光異構(gòu)。小分子大分子：有不對(duì)稱碳原子，所以有旋光異構(gòu)三種鍵接方式（P12）全是由一種旋光異構(gòu)單元鍵接而成（全同立構(gòu)）——取代基全在平面的一側(cè)由兩種旋光異構(gòu)單元間接鍵合而成（間同立構(gòu)）——取代基間接分布在平面兩側(cè)由兩種旋光異構(gòu)單元無規(guī)則鍵合而成(無規(guī)立構(gòu))——取代基無規(guī)則分布在平面兩側(cè)1-3-2舉例說明1.—單烯2．雙烯類：丁二烯3.異戊二烯分子的立體構(gòu)型不同，導(dǎo)致材料性能差異PS：等規(guī)PS：規(guī)整度高，能結(jié)晶，℃，

6、不易溶解無規(guī)PS：軟化點(diǎn)80℃，溶于苯PP：等規(guī)PP：℃，堅(jiān)韌可紡絲，也可作工程塑料無規(guī)PP：性軟，無實(shí)際用途立體構(gòu)型表征等規(guī)度（tacticity）——全同立構(gòu)與間同立構(gòu)之和所占百分比立體構(gòu)型的測定方法（幾個(gè)納米）X射線、核磁共振（NMR）、紅外光譜（IR）等方法1-4高分子鏈的支化與交聯(lián)大分子鏈的形式有:線型（linear）支化（branching）網(wǎng)狀（network）1-４-１線型大分子鏈一般高分子是線型的。它是由含二官能團(tuán)的反應(yīng)物反應(yīng)的，如前所述的聚氯乙烯和聚酯，分子長鏈可以卷曲成團(tuán)，也可以伸展成直線，這取決于分子本身的柔順性及

7、外部條件。線型高分子間無化學(xué)鍵結(jié)合，所以在受熱或受力情況下分子間可以互相移動(dòng)（流動(dòng)），因此線型高分子可在適當(dāng)溶劑中溶解，加熱時(shí)可熔融，易于加工成型。1-４-２支鏈形高分子由于加聚過程中有自由基的鏈轉(zhuǎn)移發(fā)生，常易產(chǎn)生支化高分子。支化分子對(duì)高分子材料的使用性能有一定的影響下面以PE為例以PE為例LDPE(LowDensityPE)（自由基聚合）這種聚合方式易發(fā)生鏈轉(zhuǎn)移，則支鏈多，密度小，較柔軟。用于制食品袋、奶瓶等等HDPE（配位聚合，Zigler催化劑）這種聚合方法不同與前，獲得的是幾乎無支鏈的線型PE，所以密度大，硬，規(guī)整性好，結(jié)晶度高，

8、強(qiáng)度、剛性、熔點(diǎn)均高。可用作工程塑料部件，繩纜等等支化度越高，支鏈結(jié)構(gòu)越復(fù)雜則對(duì)性能的影響越大，例如無軌支化往往降低高聚物薄膜的拉伸度，以無規(guī)支化高分子制成的橡膠其抗拉強(qiáng)度及伸長率均比線型分子