高分子结构如何影响性能

高分子结构如何影响性能ppt制作：汪杰杰资料搜集：谢帅帅，魏兴兴，项益ppt演讲：杨磊高分子分类1.天然高分子材料2.天然高分子衍生物3.合成高分子材料1.结构高分子材料2.功能高分子材料来源用途工业生产1.通用高分子材料2.特种高分子材料了解高分子结构与其性能间的关系正确使用和选择材料掌握成型工艺结构设计合成设计（分子设计）性能设计功能材料高分子结构特征1.分子量大，2.一般主链有一定的内旋转自由度，可以弯曲，3.结构不均一性，4.交联结构的存在，是材料性能变化，不溶不熔，5.结构单元多，vanderWaals作用对材料性能影响不大，6.聚集态结构多样性，晶态，非晶态等7.与其它组分的共存，存在织态结构链结构聚集态结构高分子结构层次近程结构远程结构三级结构四级结构（构造）1.结构单元化学组成2.结构单元链接组成3.立体构型和空间排列4.支化于交联5.结构单元链接序列（构型）1.高分子的大小（分子量及分布）2.高分子的形态（链柔性和刚性）（构象）聚集态结构聚集态结构晶体结构非晶体结构取向态结构液晶态结构织态结构结构图构造，构型，构象的介绍构造（Constitution）分子中原子的种类和排列，取代基和端基的种类，单体单元的排列顺序，支链的类型和长度等。构型（Coflguration）分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列，某一原子的取代基在空间的排列。构象（Conformation）相同结构和构型的分子中，由单键的内旋转而引起分子中各原子空间排列具有不同的方式。结构单元的化学组成碳碳链高分子杂链高分子(主链全部由碳原子以共价键相联结的高聚物，例如PE,PVC,PP,PMMA,PB)(主链由俩种或以上原子以共价键相联结的高聚物，例如PET,PPO,PA)元素高分子（主链含有硅，磷，铝等金属元素的高聚物）梯状，双螺旋状高分子片，带，遥爪状高分子近程结构结构单元的链接方式（序列结构）

1.当高分子由单一结构单元组成时，连接的序列可以是头-对-头：如

-CH2-CH-CH2-CH2-CH-CH2-…；头-对-尾：如–CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH-…；或者，两种序列方式同时存在同一长链上，成为无规链接。

2.当高分子由两种或两种以上的结构单元组成时，高分子的链结构存在多种排列组合方式，即存在多种序列结构。例如某一高分子由A、B；两种结构单元组成时，其序列结构可以分为：交替：结构单元A和单元B在分子中交替分布；无规：结构单元在分子链中无规排列；周期：结构单元按周期序列排列；梯度：结构单元沿高分子链组成梯度序列；嵌段：特殊梯度序列，它们通过末端连接的均匀序列的嵌段组成；接枝：B嵌段作为侧链而不是末段连接在A嵌段上；

支化与互联1.产生的原因：缩聚产物——多官能团加聚产物——链转移2.形状：3.结果：影响高分子链的规整性支化度：单位体积中支化点的数目或支化点间的平均相对分子量；交联度：相邻俩个交联点之间的链的平均分子量；交联点密度：交联的结构单元数目占总结构单元的分数；区别：材料性能的不同，主要是能否溶解于溶剂中要是能否；立体构型和空间排列构型：指分子中内化学键所固定的原子在空间的几何排布构型必须经过化学键的断裂和重组改变改变构型改变构型不同的异构体有旋光异构和几何异构旋光异构：1.全同异构2.间同异构3.无规异构几何异构顺式（橡胶）反式（橡胶）共聚物的序列结构

高分子如果只由一种单体反应而成，称为均聚物，如果由两种以上单体合成，则称为共聚物。以●、○两种单体的二元共聚物为例，有无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物和接枝共聚物四类。

共聚物的性质一般是均聚物的综合

例：ABS。具有坚韧、质硬、刚性好的特点。A－丙烯腈；B－丁二烯；S－苯乙烯。

共聚物的性质也可与原均聚物有很大差别例：聚乙烯和聚丙烯都是塑料，但乙丙无规共聚物却是橡胶(称乙丙橡胶)，这是因为共聚物破坏了结晶性。远程结构二级结构/远程结构：指的是若干链节组成的一段链或整根分子链的排列形状。构象：高分子链由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态，属二级结构。构象与构型的区别：构象通过单键内旋转可以改变，而构型无法通过内旋转改变。

高分子链有五种基本构象，即(无规线团、伸直链、折叠链、螺旋链和锯齿形链)。无规线团是线形高分子在溶液和熔体中的主要形态。这种形态可以想象为煮熟的面条或一团乱毛线。高分子的形态

其中锯齿形链指的是更细节的形状，由碳链形成的锯齿形状可以组成伸直链，也可以组成折叠链，因而有时也不把锯齿形链看成一种单独的构象。高分子的大小具有多分散性为统计平均值聚合度‒分子量三级结构和四级结构三级结构：指在单个大分子二级结构基础上，许多这样的大分子聚集在一起而成的结构，也叫聚集态结构或超分子结构。三级结构包括结晶结构、非晶结构、液晶结构和取向结构等。四级结构：指高分子在材料中的堆砌方式。在高分子加工成材料时往往还在其中添加填料、助剂、颜料等外加成份。有时用两种或两种以上高分子混合(称为共混)改性。这就形成更为复杂的结构问题。这一层次的结构又称为织态结构。定义

三级结构中最重要的是结晶结构。低分子化合物的结晶结构通常是完善的，结晶中分子有序排列。但高分子结晶结构通常是不完善的，有晶区也有非晶区。一根高分子链同时穿过晶区与非晶区(如下图)。也就是说，结晶高分子不能100%结晶，其中总是存在非晶部分，所以只能算半结晶高分子。

晶区与非晶区两者的比例显著地影响着材料的性质。纤维的晶区较多，橡胶的非晶区较多，塑料居中。结果是纤维的力学强度较大，橡胶较小，塑料居中。大分子链的柔顺性柔顺性：大分子由于构象的变化（扩张伸长卷曲收缩），获得不同卷曲程度的特性。

由于一个键的转动受到相邻键牵制，所以大分子链的运动不会是单键或链节，也不是整个大分子，而是以链节组成的链段为运动单元（链段是大分子链中能够独立运动的最小单元结构性能影响大分子链柔顺性的因素1.主链结构：主链结构对大分子链柔顺性的影响最为重要。例如，在常见的三大类主链结构中，—Si—O—Si—O—的柔顺性最好，—C—O—C—O—次之，—C—C—C—C—最差。主链中含有孤立双键时，大分子链柔顺性较好。例如，顺丁橡胶—[CH2—CH＝CH—CH2]n—较聚乙烯塑料—[CH2—CH2]n—柔顺性较好。2.取代基的特性对大分子链柔顺性的影响较大。

a)取代基的极性：在高分子链中引进极性取代基，将增加大分子链间的相互作用。取代基的极性越强，柔顺性越差。例如，

b)取代基的体积：取代基的体积越大，柔顺性越差。

c)取代基的排布方式：取代基排布紧密、分布的对称性差，大分子链柔顺性越差。3.大分子链间化学键的交联密度。交联密度越高，则柔顺性越差。4.温度温度↗热运动能充分，便于内旋转,柔顺性越好。温度↘内旋转冻结，柔顺性越差。影响聚合物结晶的因素1.大分子链的结构。a.结构简单，对称性好的大分子链容易结晶。例如：聚乙烯、聚四氟乙烯结构对称，易结晶。相对而言，氯化聚乙烯由于大分子链的对称性被打乱，结晶能力降低。

b.等规高聚物结晶能力强。

c.缩聚物都能结晶。2.温度

温度是影响聚合物结晶的最主要的外界因素。温度决定晶核生成速率和结晶成长速率的大小。当这两个速率都较大且配合适当时，结晶速率才能达到最大值，高聚物才容易结晶。例如,天然橡胶的最佳结晶温度为20℃左右。3.应力

应力可使大分子链按力的方向取向排列，增加有序度，有利于结晶。例：涤纶在80℃－100℃条件下结晶缓慢，对其进行拉伸，其结晶速率可提高1000倍。非晶态高分子化合物力学性能非晶态高分子化合物中，由于长分子链及其柔顺性的不同，常具有三种力学性能不同的状态：玻璃态、高弹态、粘流态。1.玻璃态a.当温度较低时，高分子化合物的分子热运动的能量很小，所有分子间的运动和链段的运动都停止了，整个物质表现为非晶态的固体，和无机玻璃一样，所以叫玻璃态。这时分子的排列呈近程有序远程无序的状态。b.使聚合物保持玻璃态的上限温度称为玻璃化转变温度(Tg)。例如：塑料的玻璃化转变温度(Tg)高于室温，所以塑料是常温下呈玻璃态的非晶态高聚物。换句话说，玻璃态是塑料的使用状态，凡室温下处于玻璃态的聚合物都可用作塑料。c.玻璃态高聚物处于低于Tg的某一温度时，分子振动也被“冻结”，这时加以外力，会出现不能拉伸的脆性现象，这个温度为脆化温度(Tb)。2.高弹态

当温度升高到玻璃化转变温度Tg以上(在Tg和Tf之间)时，分子热运动的能量增高，链段能运动，但大分子链仍被冻结，聚合物受到外力作用时，由于链段能自由运动，产生的变形较大，弹性模量较小，外力