高分子物理课件(四川大学杨刚)第一章：高分子链的结构

高分子物理课件(四川大学杨刚)高分子物理课程第一章，导师介绍高分子链的结构及其特征，展示高分子的多样性，让你了解高分子世界的奇妙之处。高分子的定义及分类高分子是一种重要的材料，根据其分子量和结构可以划分为聚乙烯、聚氨酯、聚丙烯、聚苯乙烯等各种类型。1分子量高分子的分子量通常在10^3~10^7之间2结构高分子根据连续的基本单元可分为线性、支化、交联等各种结构。3应用高分子材料在包括医疗、汽车、建筑等领域里面有着广泛应用。高分子链的概念高分子是由同种或不同单体重复连接成的高聚物，通常由线性、支化或交联的连续单体链结转而成。单体单体链是构成高分子链的重复单元，有机基团可维持一定的基本形态。连接方式单体链的连接方式非常关键，包括碳碳键、碳氧键等多种键的成键方式。异构体高分子链有时还包括异构体，它们含有同一基本单元，但连接方式略有差异。高分子链的结构及其特征高分子链受到许多因素的影响，如单体的选择、化学反应的条件、反应的选择性、基团的附加等，从而导致不同的结构。1无规共聚物由搭配不同单体而成，基本上是杂化物而不是纯正的聚合物。2线性聚合物通常是单个单体链，由成千上万个单元组成的。3支化聚合物与线性聚合物相似，但由于与主链相连的多个支链的存在而产生分歧、膨胀现象。高分子链的构象构象是高分子链沿着三维空间的排布状态，与化学键的类型、键长、键的取向等因素密切相关。不规则构象旋绕、扭曲以及蜿蜒的路径可形成不规则形态。螺旋构象多数生物分子采用的构象，因为容易卷成螺旋状。海绵构象高分子链可看作是一些干涸的海绵，在高温下容易转换为球形或串珠式。高分子链的旋转和摆动高分子链可以由多种模式组合产生旋转和摆动的效果，形成像链蛇一样的形态，不过这一过程会增加分子的能量。1弯曲模式由一些结构变化形成的基元是单个片段，容易形成曲线状节点。2摆动模式相交的多条链之间发生不同程度的转角变化，会互相扭曲形成各种形态。3直线模式全键单直线并成的链经常是线性远程链的历程，在顺序上也较全键单小。空间填充模型高分子的三维结构很重要，因为它影响着很多性质，包括可加工性、耐热、电学、光学等。结晶构象单链统计交联中心型构象尾型构象高分子玻璃体转变在一定条件下，高分子会由橡胶状态转变为玻璃体状态，影响性质。自组装处理高分子链可以组各种结构，例如责任纳米颗粒等。高分子官能团的识别和表征官能团是指高分子中可化学响应的基团或结构，不同的官能团具有不同的物理和化学性质。氧化及还原官能团可用函数基团化学反应或电化学反应实现氧化还原反应。酸碱官能团通常针对羧基和氨基等化学键，可以用酸或碱来识别和表征。自由基官能团由于分子中自由基的存在，可以进行各种复杂的化学反应，但也具有高度反应性。立体缩放模型高分子的立体缩放模型可以让我们更直观、形象的理解分子之间的作用，并解释许多重要的性质。球状结构由于熵的贡献，容易以球状/螺旋状结构形式存在。相互作用分子间的相互作用包括协同作用、排斥作用和界面张力等。浓度变化高分子在不同浓度下，会出现相互分层、膨胀或缩小等变化。高分子的力学性能高分子的力学特性通常是它的性能之一，在各行业中起着至关重要的作用。抗张强度高分子链越直，张力强度就越大。伸长量高分子的弹性通常表现为伸长量。硬度高分子越硬，其强度也就越大。弯曲模量测定高分子表面的晶体硬度，往往可以通过弯曲模块来进行。自组装和自组织高分子的自组装和自组织是控制分子聚集体结构的重要方法之一，在材料科学、生物科学中具有不可忽视的地位。层状结构分子的肥大和通透性可以制造层状过渡物，丰富了多相交叉点。自组装结构通过组装重点探索如何控制分子结构，以达到特定性质或功能。动态自组织根据高分子链的自组织特性，可造出各种形态，包括管状体、球状体、棒状体和膜状体等。应用展望高分子材料学作为现代材料学一个重要的分支，在工业、农业、生物学、航空航天和建筑等诸多领域都有着广泛的应用。生物医学在药物包装、医用纤维、组织工程和人工器官等领