第一章：链结构——第02讲 高分子链的结构.ppt

第一章第一章高分子的链结构高分子的链结构Polymer Chain Structure1主要内容主要内容高分子链的结构是指单个高分子链的结构与形态高分子链的结构是指单个高分子链的结构与形态,包括两个结构层次上的内容包括两个结构层次上的内容:n一次结构一次结构(近程结构近程结构):是构成的最基本微观结构，包是构成的最基本微观结构，包括其组成和构型。（可以理解为与链节有关的结构）括其组成和构型。（可以理解为与链节有关的结构）n二次结构二次结构(远程结构远程结构):大分子链的空间结构大分子链的空间结构(构象构象)以以及链的柔顺性等。（可以理解为与整条链有关的结构）及链的柔顺性等。（可以理解为与整条链有关的结构）2Chemical composition 化学组成化学组成Configuration 构型构型 Architecture 构造构造Sequential structure 共聚物的序列结构共聚物的序列结构Microstructure高分子的结构高分子的结构(近程结构近程结构)Size 分子大小分子大小 Shape 分子形态分子形态 Morphology高分子的形态高分子的形态(远程结构远程结构)Polymer chain structure 高分子链结构高分子链结构The microstructure and morphology of single polymer chain.单个高分子链的结构和形态。单个高分子链的结构和形态。3结构单元的化学组成结构单元的化学组成高分子链的构型高分子链的构型分子构造分子构造共聚物的连接序列共聚物的连接序列 1.1高分子链的近程结构高分子链的近程结构4以聚氯乙烯为例以聚氯乙烯为例(PolyvinylChloridePVC)聚合度聚合度1.1.1结构单元的化学组成结构单元的化学组成结构单元结构单元主链主链侧链基团侧链基团或取代基或取代基5The Chemical Structures of some Polymers聚丙烯聚丙烯PP Polypropylene聚异丁烯聚异丁烯PIB Polyisobutylene聚丙烯酸聚丙烯酸Polyacrylic acid聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯PMMAPoly(methyl methacrylate)6聚醋酸乙烯酯聚醋酸乙烯酯 PVAc Polyvinyl acetate聚乙烯基甲基醚聚乙烯基甲基醚 PVMEPolyvinyl methyl ether聚丁二烯聚丁二烯PB Polybutadiene聚异戊二烯聚异戊二烯PIP Polyisoprene7聚氯乙烯聚氯乙烯 PVC Polyvinyl Chloride聚偏二氯乙烯聚偏二氯乙烯PVDCPolyvinylidene Chloride聚四氟乙烯聚四氟乙烯 PTFE Polytetrafluoroethylene Teflon聚丙烯腈聚丙烯腈 PAN Polyacrylonitrile聚甲醛聚甲醛 POM Polyformaldehyde 8聚己二酰己二胺聚己二酰己二胺 Polyhexamethylene adipamide Nylon6-6聚氧化乙烯聚氧化乙烯 PEO Polyethyleneoxide聚己内酰胺聚己内酰胺 Poly(-caprolactam)or caprone i.e Nylon 6聚聚-甲基苯乙烯甲基苯乙烯 Poly(-methyl)styrene9聚苯醚聚苯醚 PPOPolyphenylene oxide,or Polyphenylene ether聚对苯二甲酸乙二酯聚对苯二甲酸乙二酯 PET Polyethylene terephthlate聚碳酸酯 PC Polycarbonate10聚醚醚酮聚醚醚酮 PEEK Polyether ether Ketone聚对苯二甲酰对苯二胺聚对苯二甲酰对苯二胺 PPTA Kevlar Poly(p-phenylene-terephthalamide)聚酰亚胺聚酰亚胺 Polyimide11聚四甲基对亚苯基硅氧烷聚四甲基对亚苯基硅氧烷 TMPS Poly(tetramethyl p-silphenylene)siloxane聚二甲基硅氧烷聚二甲基硅氧烷 Polydimethyl silioxane or silicon rubber12CompositionofPolymerChain（只看主链）只看主链）o碳链高分子碳链高分子Carbon chain polymernPE,PP,PS,PVCo杂链高分子杂链高分子Hetero-chain polymernPET,PA66o元素高分子元素高分子Elementary chain polymern元素有机高分子元素有机高分子:侧基为有机基团侧基为有机基团n无机高分子无机高分子:侧基不为有机基团侧基不为有机基团o端基端基End Group131.1.2高分子链的构型高分子链的构型o构型（构型（configuration）:是指分子中由化学是指分子中由化学键所固定的原子在空间的排列。键所固定的原子在空间的排列。n要改变构型，必须经过化学键的断裂与重组。要改变构型，必须经过化学键的断裂与重组。n构型不同的异构体有：旋光异构体（立体异构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）体）和顺反异构体（几何异构体）n结构单元键接顺序不同所造成的键接异构有时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。也归于构型的范畴。14旋光异构旋光异构高分子是否必定有旋光性？旋光异构高分子是否必定有旋光性？内、外消旋作用，所以无旋光性内、外消旋作用，所以无旋光性;但有些生物高但有些生物高分子具有旋光性分子具有旋光性对高分子来说，关心不是具体构型对高分子来说，关心不是具体构型(左旋或右旋左旋或右旋)，而是构型在分子链中的异同，即全同而是构型在分子链中的异同，即全同(等规等规)、间同、间同或无规。或无规。15Isotactic 全同立构全同立构Atactic 无规立构无规立构Syndiotactic 间同立构间同立构高分子全部由一高分子全部由一种旋光异构单元种旋光异构单元键接而成。分子键接而成。分子链结构规整，可链结构规整，可结晶。结晶。两种旋光异构单两种旋光异构单元交替键接而成。元交替键接而成。分子链结构规整，分子链结构规整，可结晶。可结晶。两种旋光异构单两种旋光异构单元无规键接而成。元无规键接而成。分子链结构不规分子链结构不规整，不能结晶。整，不能结晶。等规度等规度(tacticity):全同或间同立构单元所占的百分全同或间同立构单元所占的百分数数16几何异构几何异构主链上有双键主链上有双键p p键键s s键键17Poly(1,4-butadiene)cis-顺式trans-反式In Latin,trans means“on the other side”;and cis in Latin means“on the same side”181.1.2.3键接异构键接异构头头-尾键接尾键接head-to-tail structure头头-头键接或尾头键接或尾-尾键接尾键接head-to-head or tail-to-tail structure19二烯类单体聚合时可能的构型二烯类单体聚合时可能的构型20Head-to-tailHead-to-head聚乙烯醇缩甲醛聚乙烯醇缩甲醛(维尼纶维尼纶)21ExperimentalmethodstoobservetheconfigurationofpolymerX-Ray Diffraction(XRD)Nuclear Magnetic Resonance(NMR)Infrared Spectrum(FT-IR)22X-ray23NMR-Nuclear Magnetic Resonance24Fourier Transform Infrared Spectroscopy(FTIR)251.1.3分子构造分子构造(Architecture)线形高分子线形高分子线形高分子线形高分子支化高分子支化高分子交联或网状高分子交联或网状高分子星形高分子星形高分子26环状高分子环状高分子polycatenanes“假高稀”(又称“拟高稀”)(pseudo high dilution)这种重要的技术手段就被应用到环状低聚物的合成之中,它是一种通过滴加反应物溶液的方法使正常浓度的反应条件下拟造出高稀反应条件的一种技术。27分子项链分子项链可以进一步转化为聚合物管可以进一步转化为聚合物管(polymertube)-环糊精环糊精28梯形聚合物梯形聚合物(ladder polymer)片型聚合物片型聚合物(sheet polymer)29树枝状聚合物树枝状聚合物(Dendrimer)超枝化聚合物超枝化聚合物(hyperbranched polymer)30TableComparisonofthreetypesofPolyethyleneUltra-high molecular weight polyethylene UHMWPE超高分子量聚乙烯超高分子量聚乙烯Linear low density polyethylene LLDPE线型低密度聚乙烯线型低密度聚乙烯311.1.4共聚物的序列结构共聚物的序列结构统计统计(无规）共聚物无规）共聚物 Statistical(Random)copolymer Poly(A-ran-B)交替共聚物交替共聚物 Alternating copolymer,Poly(A-alt-B)ABAABAA ABBA B ABABABA BABA B 32嵌段共聚物嵌段共聚物 block copolymer Poly(A-block-B)接枝共聚物接枝共聚物 graft copolymerPoly(A-g-B)AA AAB BBAA A33ABS:Acrylonitrile-Butadiene-Styrene耐油性耐油性,高拉高拉伸强度和硬度伸强度和硬度Chemical resistance,high tensile strength and hardness弹性和高抗冲击弹性和高抗冲击性能性能Rubberlike elasticity.High impact resistance良好的成型良好的成型性能性能Good formability34SBS:Styrene-Butadiene-StyreneHardHardSoft聚苯乙烯聚苯乙烯链段链段聚丁二烯聚丁二烯链段链段热塑性弹性体热塑性弹性体35本讲小结本讲小结重点及要求：重点及要求：掌掌握握单单个个高高分分子子链链的的基基本本化化学学结结构构及及构构造造，高高分分子链的构型等；子链的构型等；了了解解当当分分子子链链的的组组成成、构构型型、构构造造不不同同时时，高高分分子材料的性能会有很大差别。子材料的性能会有很大差别。36