《高分子的结构》课件

高分子的结构高分子是由许多重复结构单元组成的长链状分子这些重复单元称为单体，通过化学键连接在一起高分子的结构决定了其性质，包括机械性能、热性能和化学性能作者什么是高分子？大分子聚合物

1.

2.12由许多重复的结构单元通过共通过单体分子间的加成反应或价键连接而成的巨大分子缩合反应聚合而成的长链状分子高分子材料

3.3以高分子为主要成分，具有特殊性能的材料，例如塑料、橡胶、纤维等高分子的分类按结构单元分类按来源分类按性能分类按分子结构分类根据高分子链中重复出现的根据高分子材料的来源，可根据高分子材料的性能，可根据高分子链的结构，可以结构单元的不同，可以将高以将其分为三大类天然高以将其分为三大类热塑性将其分为三大类线性高分分子分为三大类合成高分分子材料、合成高分子材料塑料、热固性塑料和弹性体子、支化高分子和网状高分子、天然高分子和生物高分和改性天然高分子材料子子高分子的基本结构单元单体重复单元单体是构成高分子的基本结构单元一个单体可以重复多次，形重复单元是指高分子链中重复出现的结构单元它是由单体失去成聚合物链小分子（如水）后形成的高分子链的简单结构线性高分子是指由许多结构单元连接而成的链状结构，分子链呈直线型或近似直线型线性高分子链具有柔性，在溶液中或熔融状态下易于弯曲或缠绕，形成各种构象常见的线性高分子包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺等这些高分子材料具有良好的机械性能，如强度、韧性、弹性等，在工业生产和生活中有着广泛的应用高分子链的空间结构高分子链的空间结构是指高分子链在空间中的排列方式高分子链的空间结构对高分子的物理性质和化学性质有很大的影响常见的空间结构有线型结构、支链结构、环状结构和网状结构等线型结构的高分子链呈直线形或螺旋形排列，支链结构的高分子链在主链上具有分支，环状结构的高分子链形成闭合环，网状结构的高分子链相互交联形成三维网络高分子链的分子量高分子链的分子量是指单个高分子链的质量由于高分子链的长度变化很大，因此单个高分子链的分子量很难确定10^310^6相对分子量数均分子量通常使用相对分子量来表示高分子链的分子量数均分子量是指所有高分子链的分子量之和除以高分子链的数量10^710^8重均分子量粘均分子量重均分子量是指所有高分子链的分子量平方之粘均分子量是指高分子溶液的粘度与高分子浓和除以所有高分子链的分子量之和度之比，它反映了高分子链的平均长度高分子链的分子量是高分子材料性质的重要参数之一，它决定了高分子材料的物理化学性质，如熔点、玻璃化转变温度、强度、韧性等高分子的聚合度聚合度是指高分子链中重复结构单元的数目聚合度越大，高分子链越长，高分子的分子量也越大聚合度是表征高分子链长度的一个重要参数，它与高分子的物理性质密切相关例如，聚合度高的聚合物往往具有较高的熔点、较高的强度和较好的韧性高分子的几何构型直线形锯齿形平面形螺旋形高分子链呈直线排列，例如聚高分子链呈锯齿状排列，例如高分子链呈平面结构，例如聚高分子链呈螺旋状排列，例如乙烯聚丙烯苯乙烯聚氯乙烯高分子的立体规整性立体规整性是指高分子链中重复单元的空间排列方式根据重复单元的空间排列方式，可以将高分子分为三种类型无规，等规，间规等规聚合物所有侧基在主链的同一侧，具有最高的立体规整性立体规整性会影响高分子的物理性质等规聚合物具有更高的熔点、结晶度和机械强度例如，聚丙烯是等规聚合物，具有很高的熔点和结晶度，这使其成为一种非常坚固的材料无规聚合物则具有较低的熔点、结晶度和机械强度高分子的配向链段取向高分子链段沿特定方向排列，提高材料的强度和刚性结晶取向结晶区域沿特定方向排列，提高材料的耐热性和强度纤维取向纤维结构沿特定方向排列，提高材料的强度和韧性结晶性高分子分子链规整排列熔点和结晶温度结晶性高分子是指分子链能够在结晶性高分子具有明确的熔点和一定条件下，以有序的方式排列结晶温度，当温度低于结晶温度，形成晶体结构的高分子材料时，分子链会形成晶体结构，而当温度高于熔点时，晶体结构会熔融高机械强度结晶度结晶性高分子通常具有较高的机结晶度是指高分子材料中晶体部械强度、硬度和韧性，这是因为分占总质量的百分比，结晶度越晶体结构提供了较高的分子间作高，材料的机械强度和硬度就越用力，使得材料更不易变形高无定型高分子链段运动玻璃化转变温度无定型高分子链段排列无序，链段活动无定型高分子在玻璃化转变温度以下为自由度高，表现出橡胶状弹性玻璃态，高于玻璃化转变温度为橡胶态高分子的相态123玻璃态橡胶态熔融态高分子材料在低于玻璃化转变温度时高分子材料在玻璃化转变温度以上，高分子材料在高于熔点时处于熔融态处于玻璃态，具有刚性、脆性和透明但低于熔点时处于橡胶态，具有弹性，具有流动性和可塑性性和可塑性高分子的相变玻璃态1分子运动受限橡胶态2分子链可自由运动黏流态3分子运动剧烈高分子材料的相变是指材料在不同温度或压力下，发生结构和性质的转变例如，固态高分子在加热到一定温度时会转变为液态，这称为熔融在固态下，高分子材料可能存在玻璃态、橡胶态和晶态等不同的相态熔体流变性质粘度衡量熔体抵抗流动的能力弹性模量描述熔体在外力作用下的变形能力流动激活能反映熔体流动所需能量拉伸强度指熔体在拉伸断裂前的最大应力溶液中的高分子高分子溶液是指高分子物质溶解在溶剂中形成的均匀体系高分子溶液的性质与高分子链的结构、分子量、溶剂的性质等因素有关高分子溶液具有独特的性质，例如高粘度、高表面张力、胶体性质等这些性质使其在许多领域得到广泛应用，例如涂料、胶粘剂、药物等等高分子的膨胀和收缩吸水性某些高分子材料可以吸收水分，导致其体积膨胀热膨胀温度升高时，高分子材料会膨胀，温度降低时会收缩压力作用施加压力会导致高分子材料的收缩，压力解除后则会恢复高分子的嵌段结构嵌段共聚物是指由两种或多种不同单体通过共聚反应形成的，其结构中不同单体单元以嵌段的形式排列在一起嵌段共聚物具有独特的结构和性能，例如，可以通过调整不同单体单元的比例和排列方式来控制其物理和化学性质高分子的接枝结构接枝共聚物由主链和侧链组成，侧链通过共价键连接到主链上接枝共聚物可以提高材料的性能，例如增强强度、改善韧性或提高耐热性高分子的交联结构交联结构交联程度应用交联是指在高分子链之间形成化学键，将交联程度越高，高分子材料越坚固，但柔交联结构广泛应用于橡胶、热固性塑料、多个高分子链连接在一起韧性降低合成树脂等支链高分子结构特点物理性能应用领域主链上连接着侧链，形成树枝状结构支链高分子具有较高的熔点、强度和广泛应用于工程塑料、橡胶和涂料等，提高了分子间的相互作用刚度，但流动性较差领域梳型高分子结构特征特性主链上连接着许多侧链，类似具有良好的热稳定性和机械强于梳子度，适用于各种工业应用用途举例在涂料、粘合剂、塑料等领域聚乙烯醇梳型高分子用于制作广泛应用增稠剂网状高分子三维网络结构交联密度12网状高分子是由许多分子链交联形成的，形成三维网络结网状高分子的性质受交联密度影响，交联密度越高，强度构和硬度越高热塑性应用范围34网状高分子通常是热固性塑料，无法重新熔融成型网状高分子广泛应用于橡胶、树脂、涂料等领域共聚物的结构共聚物是由两种或多种单体聚合而成的聚合物，结构复杂多样共聚物的结构包括以下几种

1.无规共聚物单体在聚合物链中无规律排列

2.交替共聚物两种单体在聚合物链中交替排列

3.嵌段共聚物不同单体组成的链段连接在一起

4.接枝共聚物一种单体链上接枝着另一种单体共聚物的性能共聚物的性能取决于单体组成、聚合方式和共聚物的结构性能影响因素强度单体种类、聚合度韧性单体种类、共聚物结构耐热性单体种类、共聚物结构耐化学性单体种类、共聚物结构复合材料的结构复合材料通常由两种或多种材料组成，这些材料具有不同的性能和特性通常，一种材料是增强材料，另一种材料是基体材料增强材料提供强度和刚度，而基体材料将增强材料粘合在一起并传递载荷复合材料的结构取决于增强材料和基体材料的类型以及它们之间的相互作用方式复合材料的结构可以是纤维增强，片状增强，颗粒增强或其他结构形式，其性能取决于具体应用高分子的分子形貌线性结构支链结构交联结构环状结构高分子链之间没有交联，呈线高分子链上存在侧链，影响了高分子链之间形成交联，形成高分子链形成闭环结构，影响状结构分子之间的排列网状结构了材料的性质高分子的多相结构结晶相结晶相是指高分子链排列整齐、有序的部分无定形相无定形相是指高分子链排列无序、混乱的部分玻璃相玻璃相是指高分子链处于一种冻结状态高分子的分子取向定义影响因素高分子链在材料中的排列方式被称为分子取向取向度越高，多种因素影响分子取向，包括加工工艺、温度、应力等例如材料的强度和刚度就越高，拉伸可以使高分子链沿拉伸方向排列高分子的微结构分析射线衍射X利用X射线衍射可以分析晶体结构，获得晶胞参数，晶体尺寸，晶体取向等信息红外光谱利用红外光谱可以分析高分子的官能团，化学键等信息核磁共振利用核磁共振可以分析高分子链的结构，构型和动态变化热分析利用热分析可以分析高分子的玻璃化转变温度，熔点，结晶度等信息扫描电子显微镜利用扫描电子显微镜可以观察高分子的表面形貌，表面缺陷等信息透射电子显微镜利用透射电子显微镜可以观察高分子的内部结构，晶体结构，缺陷等信息。