《高分子第二章》课件

高分子的分类高分子是由大量相同或不同类型的小分子基元通过共价键连接而成的巨大分子。高分子可以根据不同的标准进行分类,如来源、化学结构、性质等。掌握高分子的分类,有利于更好地认识和利用高分子材料。ppbypptppt天然高分子蛋白质蛋白质是生命体内重要的大分子,参与了身体多种生理活动,如酶促反应、细胞结构和免疫功能等。它们由氨基酸通过肽键连接而成,具有多样化的三维空间结构。核酸核酸包括DNA和RNA,是遗传信息的携带者。它们由核苷酸单元通过磷酸二酯键连接而成,可以存储和传递遗传信息。多糖多糖是由单糖通过糖苷键连接而成的大分子,在生物体内起到存储能量、结构支撑等作用。常见的有淀粉、纤维素和几丁质等。蛋白质复杂的分子结构蛋白质是由氨基酸序列构建的大型生物大分子,其复杂的三维空间结构赋予了它独特的功能特性。多样的生物功能蛋白质参与了生命体内几乎所有的生命过程,如酶催化、细胞识别、信号传递等,是生命活动的关键。广泛的食品应用蛋白质不仅存在于生物体内,也广泛应用于各种食品之中,是人体重要的营养来源之一。1.2核酸DNA结构DNA分子主要由两条多聚核糖磷酸链构成,两条链通过碱基配对相连。核酸中的四种碱基是腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)。RNA结构RNA分子由单链的多聚核糖磷酸链构成,碱基为腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、尿嘧啶(U)和胞嘧啶(C)。遗传信息核酸中的碱基排列顺序就是遗传信息的载体,决定了生物体的遗传性状。多糖成分多糖是由单糖通过缩合反应连接而成的大分子化合物。它们可由多种单糖，如葡萄糖、果糖和半乳糖等构成。结构多糖的分子链可呈线性或支链状结构，并且链上的单糖单元可通过不同的糖苷键相互连接。功能多糖在生物体内具有多方面的功能，如储存能量、结构支撑、细胞识别和信号传导等。常见的多糖有淀粉、纤维素和壳聚糖等。来源多糖广泛存在于植物、动物和微生物中。从不同来源提取的多糖具有各自独特的性质和用途。合成高分子聚合物聚合物是由单体分子通过共价键连接而成的大分子化合物。它们具有多样化的化学结构和性能,广泛应用于工业和日常生活。共聚物共聚物是由两种或多种不同的单体单元通过共价键连接而成的高分子化合物。它们可以结合不同单体的优点,合成出具有特殊性能的材料。接枝共聚物接枝共聚物是在主高分子骨架上引入侧链的一种高分子结构。这种结构可以赋予高分子材料独特的物理化学性能。交联高分子交联高分子是由多个高分子链通过共价键或其他键合方式相互连接的高分子材料。它们具有优异的机械性能和耐热性。2.1聚合物聚合反应聚合反应是通过单体分子之间的缩合或加成反应产生大分子化合物的过程。可以制造出广泛用途的高分子材料。聚合度与分子量聚合度越高,分子量越大。分子量是决定聚合物性质的重要指标之一。形态结构聚合物可呈现无定形、半结晶或完全结晶的形态结构,从而表现出不同的物理化学性质。2.2共聚物组合多种单体共聚物由两种或两种以上不同种类的单体单元通过共聚反应制得，可以组合利用不同单体的特性。结构多样化共聚物可以形成交替、随机或块状的结构，结构的多样性赋予了共聚物独特的性能。性能优化通过调整共聚物中各单体的比例和排列方式，可以优化材料的机械性能、热稳定性、化学稳定性等。2.3接枝共聚物1什么是接枝共聚物?接枝共聚物是一种特殊的高分子结构,由主链和侧链两部分组成。主链由一种单体聚合而成,侧链由另一种单体通过化学键连接到主链上。2接枝共聚物的优点接枝共聚物结合了主链和侧链的特性,可以赋予材料更多的功能,如增强力学性能、提高热稳定性等。3制备方法接枝共聚物通常通过加引发剂的聚合反应或化学改性等方法来制备,既可以在主链上接枝单体,也可以在侧链上接枝单体。2.4交联高分子分子结构交联高分子是由多个高分子链通过共价键相互连接形成的三维网状结构。这种网状结构赋予了交联高分子独特的物理化学性质。力学性能交联高分子通常具有较高的机械强度、硬度和耐热性,但韧性和可塑性会降低。这些性能取决于交联密度和交联结构。溶胀行为交联高分子在溶剂中会膨胀但不会溶解,这是由于网状结构无法完全溶解。交联度的增加会降低溶胀程度。3.高分子的分子量数平均分子量数平均分子量是通过统计每种分子量的分子数量来计算的。它反映了整个聚合物中最常见的分子量。质量平均分子量质量平均分子量考虑了每种分子量分子的质量占比。与数平均分子量相比,它更能代表整个聚合物的平均分子量。粘度平均分子量粘度平均分子量是通过聚合物溶液的粘度测定而得。它反映了聚合物链在溶剂中的平均尺寸和形状。三种分子量的关系数平均分子量最小,质量平均分子量居中,粘度平均分子量最大。三者的大小关系反映了分子量分布的宽窄程度。数平均分子量测定方法通过测定高分子溶液的胶渗透压、光散射等物理性质,可以计算出数平均分子量。这种方法能很好地反映高分子的整体分子量分布。计算公式数平均分子量是由每条高分子链上的所有单体分子量之和除以高分子链的总数得到的。它反映了高分子整体的分子量水平。应用意义数平均分子量是表征高分子材料性能的重要参数,能够预测其在加工和应用过程中的行为,对高分子材料的开发和设计具有重要意义。3.2质量平均分子量1定义质量平均分子量是指所有单个高分子链的分子量的和除以该高分子样品中所有单个分子量的总和。它更强调大分子对整体性质的贡献。2计算公式质量平均分子量的计算公式为Mw=Σmi^2ni/Σmini，其中mi为第i种分子量的质量，ni为该分子量的数目。3特点质量平均分子量比数平均分子量更大，因为它更加强调大分子的贡献。这一指标常用于表征高分子的粘度、渗透压等性质。3.3粘度平均分子量测量方法通过测量高分子溶液的固有粘度来确定高分子的粘度平均分子量。这种方法简便易行,可以为高分子材料的应用提供重要参考。粘度关系粘度平均分子量与高分子溶液的固有粘度存在一定的数学关系,可以根据相关公式计算得出。这为分子量的表征提供了可靠的理论基础。分子量分布相比数平均分子量和质量平均分子量,粘度平均分子量更能反映高分子样品整体的分子量分布状况,对于表征高分子的性能特点很有帮助。4.高分子的分子量分布单分散高分子单分散高分子是指分子量完全相同的高分子。它们的分子量分布很窄,表现出很高的均一性。这种高分子通常由精确可控的合成方法制备而成。多分散高分子多分散高分子是指分子量不完全相同的高分子。它们的分子量分布较宽,呈现出一定的分散性。大多数工业合成高分子都属于多分散型。单分散高分子统一的分子量单分散高分子的所有分子链都具有相同的分子量，没有分子量分布。这意味着它们具有均一的物理和化学性质。理想结构单分散高分子的分子结构是理想的线型或环型。这种理想结构使得它们的性质更加稳定和可预测。分子量测定由于分子量分布的单一性，单分散高分子的分子量可以通过各种测试手段精确测定，如渗透法和光散射法。多分散高分子多分散性多分散高分子是指分子量分布范围较广的高分子，其分子量不是单一确定值而是分布于一定范围内。这种分布特点会影响高分子的性能和应用。分子量分布曲线多分散高分子的分子量分布可用一个适当的概率分布函数来描述，如正态分布、对数正态分布等。这反映了其分子量的不均一性。影响因素高分子的多分散性受其合成过程、聚合反应条件、分子间相互作用等因素的影响。控制这些因素对于调控高分子的性能非常重要。5.3环状结构封闭结构环状高分子是一种封闭的分子结构,由单个高分子链接成环。这种结构赋予了高分子独特的性质。合成方法环状高分子通常需要特殊的合成方法,如离子环合或协同环加成等,以确保形成稳定的环状结构。性质特点环状结构增强了高分子的刚性、热稳定性和抗溶剂性,同时也影响了它们的溶解性和流变性。线型结构简单结构线型高分子分子链是最基本的结构,由单个单体单元依次连接而成,没有分支或交联。容易加工线型结构的高分子相比其他复杂结构更容易熔融和溶解,因此加工成型较为简单。流动性好线型高分子由于缺乏复杂结构,分子链之间的相互作用较弱,因此具有较好的流动性。5.2支链结构定义支链结构是一种高分子结构,其主链上有多个小分支链连接。这种结构可以增加高分子的空间占用和反应位点,从而改变其物理化学性质。特点支链结构可以提高高分子的溶解性、柔韧性和抗冲击性。同时也可以增加其粘度、热稳定性和耐化学性。应用支链结构的高分子广泛应用于塑料、橡胶、涂料、粘合剂等领域,是一种重要的高分子结构形式。制备支链高分子可通过聚合时引入支链单体,或在聚合后进行化学修饰等方法制备而成。环状结构封闭结构环状高分子由端基相连的原子形成一个封闭环。这种结构赋予了高分子独特的性质，如增强刚性和抗张强度。稳定性高环状构型相比线性结构更加稳定，因为环状分子的自由旋转受限，减少了分子链的热运动。有趣性质环状高分子可以表现出很多有趣的性质，如形状记忆、分子识别和分子间相互作用等。网状结构三维交联网状结构由多个高分子链相互交联形成三维网格状的结构。这种结构通常具有较高的强度和耐热性能。非线性性质网状结构的高分子链不再是简单的线性结构,而是具有复杂的拓扑结构,表现出非线性的性质。应用广泛网状结构的高分子材料广泛应用于工程塑料、橡胶、涂料等领域,是重要的工程材料之一。6.高分子的性质物理性质高分子材料展现出独特的物理性质,如密度、熔点、玻璃化温度等,这些特性决定了它们的应用领域。化学性质高分子的化学性质如官能团、可溶性、化学反应等,是研究和设计新型聚合物的关键所在。力学性质高分子材料呈现出独特的力学性质,如拉伸强度、弹性模量和延伸率,这些特性与其分子结构和取向密切相关。6.1物理性质1聚合度高分子的聚合度决定了其物理性质,如溶解度、熔点、粘度等。一般来说,聚合度越高,这些性质也越强。2结晶性高分子可以结晶,这会影响它的强度、刚性和透明度等特性。结晶度高的高分子通常更加坚硬和脆性。3溶解性高分子的溶解性取决于分子间作用力大小、分子量和分子结构。某些高分子可以溶于特定溶剂,而另一些则难以溶解。6.2化学性质分子结构高分子的化学性质主要取决于其基本单元的分子结构。不同结构的单元会赋予高分子不同的反应性、官能团和极性特点。化学反应高分子能参与各种化学反应,如加聚反应、缩聚反应、取代反应等,从而改变其分子结构和性质。这为高分子的改性和衍生品合成提供了可能。化学稳定性高分子的化学稳定性受其结构、共轭程度、极性、取代基等因素的影响。适当的改性可提高高分子在酸、碱、氧化剂等环境下的耐受性。力学性质拉伸性能高分子材料具有良好的拉伸强度和断裂伸长率,能承受较大的拉力而不会破坏。这是由于高分子链之间存在较强的相互作用力。抗压性能高分子材料通常具有优异的抗压性能,能承受较大的压力而不会发生永久变形。这是因为高分子链之间可以发生相互滑动。韧性和硬度高分子材料的韧性和硬度可以通过调节分子量、