高分子材料結(jié)構(gòu)課件

材料科學(xué)基礎(chǔ)任課教師：付華FundamentalsofMaterialsScience/1/1/20231材料科學(xué)基礎(chǔ)任課教師：付華Fundamentals第二章材料的結(jié)構(gòu)第一節(jié)晶體學(xué)基礎(chǔ)

第二節(jié)常見(jiàn)的晶體結(jié)構(gòu)

第三節(jié)固溶體的晶體結(jié)構(gòu)

第四節(jié)金屬間化合物的晶體結(jié)構(gòu)

第五節(jié)硅酸鹽結(jié)構(gòu)

第六節(jié)非晶態(tài)固體結(jié)構(gòu)

第七節(jié)高分子材料結(jié)構(gòu)

/1/1/20232第二章材料的結(jié)構(gòu)第一節(jié)晶體學(xué)基礎(chǔ)第二節(jié)常見(jiàn)的晶高分子是由一種或者多種單體，通過(guò)聚合反應(yīng)形成的相對(duì)分子質(zhì)量很大的有機(jī)化合物，它是相對(duì)于低分子而言。第七節(jié)高分子材料結(jié)構(gòu)

（PolymerStructures）

一、高分子材料概述高分子化合物是塑料、橡膠、膠粘劑等非金屬材料的總稱(chēng)。/1/1/20233高分子是由一種或者多種單體，通過(guò)聚合反應(yīng)形成的相對(duì)分子質(zhì)量很多種多樣的高分子材料/1/1/20234多種多樣的高分子材料/12/30/20224高分子材料形成過(guò)程/1/1/20235高分子材料形成過(guò)程/12/30/20225鏈節(jié)的化學(xué)組成、鏈接方式、立體構(gòu)型等分子鏈的長(zhǎng)短、形狀與構(gòu)象晶態(tài)、非晶態(tài)、取向態(tài)結(jié)構(gòu)、液晶態(tài)結(jié)構(gòu)、織態(tài)結(jié)構(gòu)等

高分子材料結(jié)構(gòu)

高分子鏈結(jié)構(gòu)近程結(jié)構(gòu)

遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)

聚集態(tài)結(jié)構(gòu)

/1/1/20236鏈節(jié)的化學(xué)組成、鏈接方式、分子鏈的晶態(tài)、非晶態(tài)、高分子材料結(jié)/1/1/20237/12/30/20227/1/1/20238/12/30/20228

（2）雜鏈聚合物

O—C—O—主鏈除碳外，還有O、N、P、S等其它元素。如：—C—C—O—C—，—C—C—H—C——C—C—S—C—聚酯（聚醚、聚酰胺）/1/1/20239（2）雜鏈聚合物O主鏈除碳外，還有O/1/1/202310/12/30/202210（3）元素有機(jī)聚合物

主鏈?zhǔn)怯蒘i、Ti、Al、B等原子和O原子構(gòu)成，側(cè)基一般為有機(jī)基團(tuán)：—O—Si—O—Si—O—

如有機(jī)硅樹(shù)脂、有機(jī)硅橡膠等。主鏈純粹由其它元素構(gòu)成。這類(lèi)元素的成鏈能力較弱，分子量低，易水解，在研究中。

(4)無(wú)機(jī)高分子二硫化硅聚二氯一氮化磷/1/1/202311（3）元素有機(jī)聚合物主鏈?zhǔn)怯蒘i、Ti、Al、B等（1）均聚物結(jié)構(gòu)單元順序：

1.2高分子鏈結(jié)構(gòu)單元的鍵接方式

頭-尾連接結(jié)構(gòu)最規(guī)整、強(qiáng)度最高。

/1/1/202312（1）均聚物結(jié)構(gòu)單元順序：1.2高分子鏈結(jié)構(gòu)單元的鍵接方二元共聚物單體的連接方式（2）共聚物結(jié)構(gòu)單元順序：/1/1/202313二元共聚物單體的連接方式（2）共聚物結(jié)構(gòu)單元順序：/121.3高分子鏈的幾何形狀（1）線(xiàn)型高分子（2）支鏈型高分子（3）交聯(lián)高分子(網(wǎng)狀)/1/1/2023141.3高分子鏈的幾何形狀（1）線(xiàn)型高分子（2）支鏈型高分子（1）線(xiàn)型高分子：由許多鏈節(jié)組成的長(zhǎng)鏈，通常是卷曲成線(xiàn)團(tuán)狀。特點(diǎn)：彈性、塑性好，硬度低，是熱塑性高聚物。

聚乙烯、聚氯乙烯等烯類(lèi)。/1/1/202315（1）線(xiàn)型高分子：由許多鏈節(jié)組成的長(zhǎng)鏈，特點(diǎn)：彈性、塑性好，（2）支鏈型高分子：在主鏈上帶有支鏈。性能和加工都接近于線(xiàn)型高分子，屬于熱塑性高聚物。高壓聚乙烯(PEF)在溶劑中溶解，加熱溶解，密度降低，結(jié)晶度降低，硬度低，耐熱性降低。/1/1/202316（2）支鏈型高分子：在主鏈上帶有支鏈。在溶劑中溶解，加熱溶解（3）體型(網(wǎng)狀)高分子：鏈節(jié)交聯(lián)，呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。硬度高、脆性大、無(wú)彈性和塑性，是熱固性高聚物。酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂等。/1/1/202317（3）體型(網(wǎng)狀)高分子：鏈節(jié)交聯(lián)，呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。/12/1.4空間構(gòu)型

原子在空間的幾何排列。1）全同立構(gòu)：取代基R在主鏈的同一側(cè)。/1/1/2023181.4空間構(gòu)型原子在空間的幾何排列。1）全同立構(gòu)：取代基2）間同立構(gòu)：取代基R相間地分布在主鏈的兩側(cè)。/1/1/2023192）間同立構(gòu)：取代基R相間地分布在主鏈的兩側(cè)。/12/30/有規(guī)立構(gòu)（全同立構(gòu)、間同立構(gòu)）聚合物的結(jié)晶度和熔點(diǎn)較高，不易溶解。3）無(wú)規(guī)立構(gòu)：取代基R在主鏈的兩側(cè)不規(guī)則的分布。/1/1/202320有規(guī)立構(gòu)（全同立構(gòu)、間同立構(gòu)）聚合物的結(jié)晶度和熔點(diǎn)較高，不易1)分子量大大分子鏈中的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元稱(chēng)之為“鏈節(jié)”。組成大分子鏈時(shí)，鏈節(jié)的數(shù)目（n）叫聚合度。高分子的分子量：M=m×n

M----高分子的分子量

n----高分子的聚合度

m----鏈節(jié)的分子量2.1高分子的大小2、高分子鏈的遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)

/1/1/2023211)分子量大大分子鏈中的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元稱(chēng)之為“鏈節(jié)”。分子量10萬(wàn)的聚乙烯，可能是由分子量2萬(wàn)－20萬(wàn)大小不同的聚乙烯分子組成的。2)多分散性各種分子量的大分子鏈的重量是不同的。

/1/1/202322分子量10萬(wàn)的聚乙烯，2)多分散性各種分子量的大分子鏈/12常用統(tǒng)計(jì)平均分子量的表示（1）數(shù)均分子量按分子數(shù)的統(tǒng)計(jì)平均，定義為：3)平均分子量（2）重均分子量按重量的統(tǒng)計(jì)平均，定義為：式中：Mi：第i組分子的單分子質(zhì)量；Ni：第i組分子的分子數(shù)。式中：Wi：第i組分子的總質(zhì)量。/1/1/202323常用統(tǒng)計(jì)平均分子量的表示3)平均分子量（2）重均分子量式中2.2高分子鏈的構(gòu)象單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)引起的原子在空間占據(jù)不同位置所構(gòu)成的分子鏈的各種形象，稱(chēng)為高分子鏈的構(gòu)象。/1/1/2023242.2高分子鏈的構(gòu)象單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)引起的原子在空間占據(jù)不同位置柔順性取決于分子內(nèi)旋轉(zhuǎn)的受阻程度。

/1/1/202325柔順性取決于分子內(nèi)旋轉(zhuǎn)的受阻程度。/12/30/202.3高分子鏈的柔順性

高分子鏈能改變其構(gòu)象、獲得不同卷曲程度的特性，稱(chēng)為高分子鏈的柔順性。高分子鏈的柔順性與單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)難易程度有關(guān)。

柔性大分子鏈末端距和鏈段示意圖

大分子的卷曲程度是用其兩個(gè)端點(diǎn)間的直線(xiàn)距離―末端矩h來(lái)衡量。(動(dòng)畫(huà)）末端矩越短，卷曲越厲害。/1/1/2023262.3高分子鏈的柔順性高分子鏈能改變其構(gòu)象、獲得不同卷①柔順性以Si-O鍵最好，C-O鍵次之，C-C鍵最差。④取代基的極性強(qiáng)弱/體積/分布對(duì)柔順性有影響。

極性取代基使分子間作用力增大，內(nèi)旋受阻，

柔順性降低。③主鏈中含有孤立雙鍵時(shí)，雙鍵本身不能自旋，但兩C原子各減少一個(gè)側(cè)基或氫原子，使非鍵合基團(tuán)或原子間距增大，單鍵內(nèi)旋阻力減小，柔順性增大。

②主鏈中含有芳香環(huán)時(shí)，它不能自旋，柔順性很低，剛性較好，能耐高溫。在常見(jiàn)的三大類(lèi)主鏈結(jié)構(gòu)中：/1/1/202327①柔順性以Si-O鍵最好，C-O鍵次之，C-C鍵最差。④取代高分子鏈之間的幾何排列和堆砌結(jié)構(gòu)，也稱(chēng)為超分子結(jié)構(gòu)，是在加工成型過(guò)程中形成的。二、高分子材料的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)（超分子結(jié)構(gòu)）非晶態(tài)結(jié)構(gòu)晶態(tài)結(jié)構(gòu)：三維有序液晶態(tài)結(jié)構(gòu)取向結(jié)構(gòu)共混物（織態(tài)）結(jié)構(gòu)分子鏈在一維或二維有序排列的結(jié)構(gòu)高聚物在液態(tài)下分子有序排列/1/1/202328高分子鏈之間的幾何排列和堆砌結(jié)構(gòu)，也稱(chēng)為二、高分子材料的聚集高分子鏈之間以范德瓦爾斯鍵或氫鍵結(jié)合，鍵雖弱，但因分子鏈很長(zhǎng)，故鏈間總作用力為各鏈節(jié)作用力與聚合度之積，因而大大超過(guò)鏈內(nèi)共價(jià)鍵。高分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)取決于高分子間的作用力。無(wú)定形高聚物結(jié)構(gòu)和晶態(tài)高聚物示意圖

/1/1/202329高分子鏈之間以范德瓦爾斯鍵或氫鍵結(jié)合，鍵雖弱，高分子的聚集態(tài)無(wú)定形高聚物結(jié)構(gòu)和晶態(tài)高聚物示意圖

（1）無(wú)定形聚合物是很普遍的。即使在結(jié)晶高聚物中，也包含有非晶區(qū)。1、無(wú)定形高聚物的結(jié)構(gòu)(非晶態(tài))（2）結(jié)構(gòu)模型：大分子無(wú)規(guī)線(xiàn)團(tuán)+排列比較規(guī)整的大分子鏈折疊區(qū)。

/1/1/202330無(wú)定形高聚物結(jié)構(gòu)和晶態(tài)高聚物示意圖（1）無(wú)定形聚合物是很普2.高分子材料的晶態(tài)結(jié)構(gòu)晶區(qū)單元：片狀、球狀、串晶、樹(shù)枝狀等。晶區(qū)分子鏈結(jié)構(gòu)主要是二種：折疊鏈結(jié)構(gòu)和伸直鏈結(jié)構(gòu)。

/1/1/2023312.高分子材料的晶態(tài)結(jié)構(gòu)晶區(qū)單元：片狀、球狀、串晶、樹(shù)枝狀等/1/1/202332/12/30/202232/1/1/202333/12/30/202233謝謝！/1/1/202334謝謝！/12/30/202234小結(jié)高分子材料結(jié)構(gòu)高分子鏈的近程結(jié)構(gòu)1.1高分子鏈結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)組成

（1）碳鏈聚合物（2）雜鏈聚合物

（3）元素有機(jī)聚合物(4)無(wú)機(jī)高分子/1/1/202335小結(jié)高分子材料結(jié)構(gòu)高分子鏈的近程結(jié)構(gòu)（1）碳鏈聚合物（2幾種典型的高分子材料/1/1/202336幾種典型的高分子材料/12/30/202236聚乙烯（PE）聚乙烯從1939年開(kāi)始工業(yè)化生產(chǎn)，是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的品種。低密度聚乙烯（LDPE）在各種聚乙烯中產(chǎn)量最大，主要用于生產(chǎn)薄膜（制造食品袋、垃圾袋、地膜、大鵬膜等）；約10%用于生產(chǎn)注塑用品。線(xiàn)型低密度聚乙烯（LLDPE）主要用于生產(chǎn)薄膜，厚度比低密度聚乙烯更薄，制品性能更好。還用于生產(chǎn)扁絲，制造編織袋。/1/1/202337聚乙烯（PE）聚乙烯從1939年開(kāi)始工業(yè)化生產(chǎn)，是目前產(chǎn)量最高密度聚乙烯注塑制品：工業(yè)容器、家用器皿、玩具等。中空吹塑制品：食品、藥品、化妝品的包裝瓶等。薄膜制品（約占20%）：大量用于食品包裝。聚乙烯管材應(yīng)用領(lǐng)域主要有：生活用水和煤氣管道、農(nóng)業(yè)排灌用管道以及圓珠筆內(nèi)的油墨管子等。質(zhì)輕、堅(jiān)韌耐磨，力學(xué)性能良好，使用壽命長(zhǎng)，施工安裝簡(jiǎn)便，輸送阻力小、安全可靠，鋪設(shè)費(fèi)用低。/1/1/202338高密度聚乙烯/12/30/202238給水用HDPE管/1/1/202339給水用HDPE管/12/30/202239超高分子量聚乙烯（UHMWPE）——可作為工程塑料在汽車(chē)、機(jī)械、原子能以及宇宙飛行等領(lǐng)域得到重要應(yīng)用。具有優(yōu)異的耐沖擊和自潤(rùn)滑性，耐腐蝕、抗磨損、不粘著等特性?？勺鼾X輪、軸套、滑板、儲(chǔ)罐襯里等。/1/1/202340超高分子量聚乙烯（UHMWPE）——可作為工程塑料/12/3聚乙烯生產(chǎn)線(xiàn)/1/1/202341聚乙烯生產(chǎn)線(xiàn)/12/30/202241聚氯乙烯（PVC）/1/1/202342聚氯乙烯（PVC）/12/30/202242PS保溫板PS光纖聚苯乙烯（PS）/1/1/202343PS保溫板PS光纖聚苯乙烯（PS）/12/30/202243氟塑料是各種含氟塑料的總稱(chēng)。聚四氟乙烯（PTFE）。1950年首先由杜邦公司投產(chǎn)。有“塑料王”之稱(chēng)。是高結(jié)晶度聚合物，無(wú)熔融態(tài)，分解溫度400℃，可在260℃以下長(zhǎng)期下使用，耐低溫達(dá)-200℃，力學(xué)性能優(yōu)異。光滑不粘，摩擦系數(shù)極小，具有自潤(rùn)滑性。耐化學(xué)腐蝕性極強(qiáng)，耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、有機(jī)溶劑，能耐王水及沸騰的氫氟酸。具有塑料中最好的電絕緣性能。廣泛用于化工機(jī)械和容器的防腐、耐磨密封、電絕緣等。/1/1/202344氟塑料是各種含氟塑料的總稱(chēng)。/12/30/202244/1/1/202345/12/30/202245纖維滌綸尼龍（錦綸）聚丙烯腈（腈綸、人造羊毛）/1/1/202346纖維滌綸/12/30/202246保鮮膜性能要求保鮮、保潔、自粘安全、無(wú)毒市場(chǎng)上的保鮮膜聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、偏聚氯乙烯及其他材質(zhì)聚氯乙烯（PVC）保鮮膜存在的問(wèn)題/1/1/202347保鮮膜性能要求/12/30/202247聚合物光盤(pán)基片性能要求高的透光率、光學(xué)純度、尺寸穩(wěn)定性和熱變形溫度，較好的機(jī)械性能和加工性能、低的雙折射和成本等。主要材料： 聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、改性雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂、非晶態(tài)聚烯烴等/1/1/202348聚合物光盤(pán)基片性能要求/12/30/202248功能高分子材料醫(yī)用高分子導(dǎo)電高聚物液晶高分子智能聚合物高吸水性樹(shù)脂等等/1/1/202349功能高分子材料醫(yī)用高分子/12/30/202249生物（醫(yī)用）高分子醫(yī)用高分子人工生體軟組織人工生體硬組織藥用高分子高分子藥物高分子載藥體系醫(yī)療器械與診斷材料/1/1/202350生物（醫(yī)用）高分子醫(yī)用高分子/12/30/202250醫(yī)用高分子材料醫(yī)用修復(fù)材料齲齒密封材料、外科縫合線(xiàn)、高分子繃托眼球人工玻璃體隱形眼鏡人工臟器人造皮膚、人工骨、肌肉腱、角膜、喉、食道、人工肺、腎、肝、心臟等等。在美國(guó)，每年有幾百萬(wàn)件人工器件或修復(fù)材料植入病人體內(nèi)。/1/1/202351醫(yī)用高分子材料醫(yī)用修復(fù)材料/12/30/202251/1/1/202352/12/30/202252導(dǎo)電高聚物共軛結(jié)構(gòu)-CH=CH-CH=CH-CH=CH-/1/1/202353導(dǎo)電高聚物共軛結(jié)構(gòu)-CH=CH-CH=CH-CH=CH-/1導(dǎo)電高聚物應(yīng)用前景二次電池、太陽(yáng)能電池傳感器電磁屏蔽材料隱身材料金屬防腐/1/1/202354導(dǎo)電高聚物應(yīng)用前景二次電池、太陽(yáng)能電池/12/30/2022B-2Bomber(American)/1/1/202355B-2Bomber(American)/12/3F-117AFighter(American)/1/1/202356F-117AFighter(American)/Astealthship/1/1/202357Astealthship/12/30/202257Astealthship/1/1/202358Astealthship/12/30/202258液晶高分子材料強(qiáng)度和模量極高液晶概念既具有液體的流動(dòng)性，又有晶體的各向異性。應(yīng)用防彈背心火箭發(fā)動(dòng)機(jī)外殼、導(dǎo)彈殼體阿波羅登月飛船軟著陸降落傘繩、直升飛機(jī)吊繩、人造衛(wèi)星電子部件等等。/1/1/202359液晶高分子材料強(qiáng)度和模量極高/12/30/202259防彈衣高比強(qiáng)度的降洛傘繩索/1/1/202360防彈衣高比強(qiáng)度的降洛傘繩索/12/30/202260END/1/1/202361END/12/30/2022611.何謂同位素？為什么元素的相對(duì)原子質(zhì)量不總為正整數(shù)？

答:在元素周期表中占據(jù)同一位置，盡管它們的質(zhì)量不同，然它們的化學(xué)性質(zhì)相同的物質(zhì)稱(chēng)為同位素。由于各同位素的含中子量不同（質(zhì)子數(shù)相同），故具有不同含量同位素的元素總的相對(duì)原子質(zhì)量不為正整數(shù)。

2.已知Si的相對(duì)原子質(zhì)量為28.09，若100g的Si中有5×1010個(gè)電子能自由運(yùn)動(dòng)，試計(jì)算：(a)能自由運(yùn)動(dòng)的電子占價(jià)電子總數(shù)的比例為多少？(b)必須破壞的共價(jià)鍵之比例為多少？

原子數(shù)=個(gè)

價(jià)電子數(shù)=4×原子數(shù)=4×2.144×1024=8.576×1024個(gè)

a)

b)共價(jià)鍵，共有2.144×1024個(gè)；需破壞之共價(jià)鍵數(shù)為5×1010/2=2.5×1010個(gè)；

所以，

/1/1/2023621.何謂同位素？為什么元素的相對(duì)原子質(zhì)量不總為正整數(shù)？

答:3.有一共聚物ABS（A-丙烯腈，B-丁二烯，S-苯乙烯），每一種單體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均相同，求各單體的摩爾分?jǐn)?shù)。

丙烯腈(－C2H3CN－)單體相對(duì)分子質(zhì)量為53；

丁二烯(－C2H3C2H3－)單體相對(duì)分子質(zhì)量為54;

苯乙烯(－C2H3C6H5－)單體相對(duì)分子質(zhì)量為104;

設(shè)三者各為1g，則丙烯腈有1/53mol，丁二烯有1/54mol，苯乙烯有1/104mol。

故各單體的摩爾分?jǐn)?shù)為

/1/1/2023633.有一共聚物ABS（A-丙烯腈，B-丁二烯，S-苯乙烯），16.下圖1-1繪出三類(lèi)材料——金屬、離子晶體和高分子材料之能量與距離關(guān)系曲線(xiàn)，試指出它們各代表何種材料。/1/1/20236416.下圖1-1繪出三類(lèi)材料——金屬、離子晶體和高分子材料之/1/1/202365/12/30/202265/1/1/202366/12/30/202266/1/1/202367/12/30/202267材料科學(xué)基礎(chǔ)任課教師：付華FundamentalsofMaterialsScience/1/1/202368材料科學(xué)基礎(chǔ)任課教師：付華Fundamentals第二章材料的結(jié)構(gòu)第一節(jié)晶體學(xué)基礎(chǔ)

第二節(jié)常見(jiàn)的晶體結(jié)構(gòu)

第三節(jié)固溶體的晶體結(jié)構(gòu)

第四節(jié)金屬間化合物的晶體結(jié)構(gòu)

第五節(jié)硅酸鹽結(jié)構(gòu)

第六節(jié)非晶態(tài)固體結(jié)構(gòu)

第七節(jié)高分子材料結(jié)構(gòu)

/1/1/202369第二章材料的結(jié)構(gòu)第一節(jié)晶體學(xué)基礎(chǔ)第二節(jié)常見(jiàn)的晶高分子是由一種或者多種單體，通過(guò)聚合反應(yīng)形成的相對(duì)分子質(zhì)量很大的有機(jī)化合物，它是相對(duì)于低分子而言。第七節(jié)高分子材料結(jié)構(gòu)

（PolymerStructures）

一、高分子材料概述高分子化合物是塑料、橡膠、膠粘劑等非金屬材料的總稱(chēng)。/1/1/202370高分子是由一種或者多種單體，通過(guò)聚合反應(yīng)形成的相對(duì)分子質(zhì)量很多種多樣的高分子材料/1/1/202371多種多樣的高分子材料/12/30/20224高分子材料形成過(guò)程/1/1/202372高分子材料形成過(guò)程/12/30/20225鏈節(jié)的化學(xué)組成、鏈接方式、立體構(gòu)型等分子鏈的長(zhǎng)短、形狀與構(gòu)象晶態(tài)、非晶態(tài)、取向態(tài)結(jié)構(gòu)、液晶態(tài)結(jié)構(gòu)、織態(tài)結(jié)構(gòu)等

高分子材料結(jié)構(gòu)

高分子鏈結(jié)構(gòu)近程結(jié)構(gòu)

遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)

聚集態(tài)結(jié)構(gòu)

/1/1/202373鏈節(jié)的化學(xué)組成、鏈接方式、分子鏈的晶態(tài)、非晶態(tài)、高分子材料結(jié)/1/1/202374/12/30/20227/1/1/202375/12/30/20228

（2）雜鏈聚合物

O—C—O—主鏈除碳外，還有O、N、P、S等其它元素。如：—C—C—O—C—，—C—C—H—C——C—C—S—C—聚酯（聚醚、聚酰胺）/1/1/202376（2）雜鏈聚合物O主鏈除碳外，還有O/1/1/202377/12/30/202210（3）元素有機(jī)聚合物

主鏈?zhǔn)怯蒘i、Ti、Al、B等原子和O原子構(gòu)成，側(cè)基一般為有機(jī)基團(tuán)：—O—Si—O—Si—O—

如有機(jī)硅樹(shù)脂、有機(jī)硅橡膠等。主鏈純粹由其它元素構(gòu)成。這類(lèi)元素的成鏈能力較弱，分子量低，易水解，在研究中。

(4)無(wú)機(jī)高分子二硫化硅聚二氯一氮化磷/1/1/202378（3）元素有機(jī)聚合物主鏈?zhǔn)怯蒘i、Ti、Al、B等（1）均聚物結(jié)構(gòu)單元順序：

1.2高分子鏈結(jié)構(gòu)單元的鍵接方式

頭-尾連接結(jié)構(gòu)最規(guī)整、強(qiáng)度最高。

/1/1/202379（1）均聚物結(jié)構(gòu)單元順序：1.2高分子鏈結(jié)構(gòu)單元的鍵接方二元共聚物單體的連接方式（2）共聚物結(jié)構(gòu)單元順序：/1/1/202380二元共聚物單體的連接方式（2）共聚物結(jié)構(gòu)單元順序：/121.3高分子鏈的幾何形狀（1）線(xiàn)型高分子（2）支鏈型高分子（3）交聯(lián)高分子(網(wǎng)狀)/1/1/2023811.3高分子鏈的幾何形狀（1）線(xiàn)型高分子（2）支鏈型高分子（1）線(xiàn)型高分子：由許多鏈節(jié)組成的長(zhǎng)鏈，通常是卷曲成線(xiàn)團(tuán)狀。特點(diǎn)：彈性、塑性好，硬度低，是熱塑性高聚物。

聚乙烯、聚氯乙烯等烯類(lèi)。/1/1/202382（1）線(xiàn)型高分子：由許多鏈節(jié)組成的長(zhǎng)鏈，特點(diǎn)：彈性、塑性好，（2）支鏈型高分子：在主鏈上帶有支鏈。性能和加工都接近于線(xiàn)型高分子，屬于熱塑性高聚物。高壓聚乙烯(PEF)在溶劑中溶解，加熱溶解，密度降低，結(jié)晶度降低，硬度低，耐熱性降低。/1/1/202383（2）支鏈型高分子：在主鏈上帶有支鏈。在溶劑中溶解，加熱溶解（3）體型(網(wǎng)狀)高分子：鏈節(jié)交聯(lián)，呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。硬度高、脆性大、無(wú)彈性和塑性，是熱固性高聚物。酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂等。/1/1/202384（3）體型(網(wǎng)狀)高分子：鏈節(jié)交聯(lián)，呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。/12/1.4空間構(gòu)型

原子在空間的幾何排列。1）全同立構(gòu)：取代基R在主鏈的同一側(cè)。/1/1/2023851.4空間構(gòu)型原子在空間的幾何排列。1）全同立構(gòu)：取代基2）間同立構(gòu)：取代基R相間地分布在主鏈的兩側(cè)。/1/1/2023862）間同立構(gòu)：取代基R相間地分布在主鏈的兩側(cè)。/12/30/有規(guī)立構(gòu)（全同立構(gòu)、間同立構(gòu)）聚合物的結(jié)晶度和熔點(diǎn)較高，不易溶解。3）無(wú)規(guī)立構(gòu)：取代基R在主鏈的兩側(cè)不規(guī)則的分布。/1/1/202387有規(guī)立構(gòu)（全同立構(gòu)、間同立構(gòu)）聚合物的結(jié)晶度和熔點(diǎn)較高，不易1)分子量大大分子鏈中的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元稱(chēng)之為“鏈節(jié)”。組成大分子鏈時(shí)，鏈節(jié)的數(shù)目（n）叫聚合度。高分子的分子量：M=m×n

M----高分子的分子量

n----高分子的聚合度

m----鏈節(jié)的分子量2.1高分子的大小2、高分子鏈的遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)

/1/1/2023881)分子量大大分子鏈中的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元稱(chēng)之為“鏈節(jié)”。分子量10萬(wàn)的聚乙烯，可能是由分子量2萬(wàn)－20萬(wàn)大小不同的聚乙烯分子組成的。2)多分散性各種分子量的大分子鏈的重量是不同的。

/1/1/202389分子量10萬(wàn)的聚乙烯，2)多分散性各種分子量的大分子鏈/12常用統(tǒng)計(jì)平均分子量的表示（1）數(shù)均分子量按分子數(shù)的統(tǒng)計(jì)平均，定義為：3)平均分子量（2）重均分子量按重量的統(tǒng)計(jì)平均，定義為：式中：Mi：第i組分子的單分子質(zhì)量；Ni：第i組分子的分子數(shù)。式中：Wi：第i組分子的總質(zhì)量。/1/1/202390常用統(tǒng)計(jì)平均分子量的表示3)平均分子量（2）重均分子量式中2.2高分子鏈的構(gòu)象單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)引起的原子在空間占據(jù)不同位置所構(gòu)成的分子鏈的各種形象，稱(chēng)為高分子鏈的構(gòu)象。/1/1/2023912.2高分子鏈的構(gòu)象單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)引起的原子在空間占據(jù)不同位置柔順性取決于分子內(nèi)旋轉(zhuǎn)的受阻程度。

/1/1/202392柔順性取決于分子內(nèi)旋轉(zhuǎn)的受阻程度。/12/30/202.3高分子鏈的柔順性

高分子鏈能改變其構(gòu)象、獲得不同卷曲程度的特性，稱(chēng)為高分子鏈的柔順性。高分子鏈的柔順性與單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)難易程度有關(guān)。

柔性大分子鏈末端距和鏈段示意圖

大分子的卷曲程度是用其兩個(gè)端點(diǎn)間的直線(xiàn)距離―末端矩h來(lái)衡量。(動(dòng)畫(huà)）末端矩越短，卷曲越厲害。/1/1/2023932.3高分子鏈的柔順性高分子鏈能改變其構(gòu)象、獲得不同卷①柔順性以Si-O鍵最好，C-O鍵次之，C-C鍵最差。④取代基的極性強(qiáng)弱/體積/分布對(duì)柔順性有影響。

極性取代基使分子間作用力增大，內(nèi)旋受阻，

柔順性降低。③主鏈中含有孤立雙鍵時(shí)，雙鍵本身不能自旋，但兩C原子各減少一個(gè)側(cè)基或氫原子，使非鍵合基團(tuán)或原子間距增大，單鍵內(nèi)旋阻力減小，柔順性增大。

②主鏈中含有芳香環(huán)時(shí)，它不能自旋，柔順性很低，剛性較好，能耐高溫。在常見(jiàn)的三大類(lèi)主鏈結(jié)構(gòu)中：/1/1/202394①柔順性以Si-O鍵最好，C-O鍵次之，C-C鍵最差。④取代高分子鏈之間的幾何排列和堆砌結(jié)構(gòu)，也稱(chēng)為超分子結(jié)構(gòu)，是在加工成型過(guò)程中形成的。二、高分子材料的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)（超分子結(jié)構(gòu)）非晶態(tài)結(jié)構(gòu)晶態(tài)結(jié)構(gòu)：三維有序液晶態(tài)結(jié)構(gòu)取向結(jié)構(gòu)共混物（織態(tài)）結(jié)構(gòu)分子鏈在一維或二維有序排列的結(jié)構(gòu)高聚物在液態(tài)下分子有序排列/1/1/202395高分子鏈之間的幾何排列和堆砌結(jié)構(gòu)，也稱(chēng)為二、高分子材料的聚集高分子鏈之間以范德瓦爾斯鍵或氫鍵結(jié)合，鍵雖弱，但因分子鏈很長(zhǎng)，故鏈間總作用力為各鏈節(jié)作用力與聚合度之積，因而大大超過(guò)鏈內(nèi)共價(jià)鍵。高分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)取決于高分子間的作用力。無(wú)定形高聚物結(jié)構(gòu)和晶態(tài)高聚物示意圖

/1/1/202396高分子鏈之間以范德瓦爾斯鍵或氫鍵結(jié)合，鍵雖弱，高分子的聚集態(tài)無(wú)定形高聚物結(jié)構(gòu)和晶態(tài)高聚物示意圖

（1）無(wú)定形聚合物是很普遍的。即使在結(jié)晶高聚物中，也包含有非晶區(qū)。1、無(wú)定形高聚物的結(jié)構(gòu)(非晶態(tài))（2）結(jié)構(gòu)模型：大分子無(wú)規(guī)線(xiàn)團(tuán)+排列比較規(guī)整的大分子鏈折疊區(qū)。

/1/1/202397無(wú)定形高聚物結(jié)構(gòu)和晶態(tài)高聚物示意圖（1）無(wú)定形聚合物是很普2.高分子材料的晶態(tài)結(jié)構(gòu)晶區(qū)單元：片狀、球狀、串晶、樹(shù)枝狀等。晶區(qū)分子鏈結(jié)構(gòu)主要是二種：折疊鏈結(jié)構(gòu)和伸直鏈結(jié)構(gòu)。

/1/1/2023982.高分子材料的晶態(tài)結(jié)構(gòu)晶區(qū)單元：片狀、球狀、串晶、樹(shù)枝狀等/1/1/202399/12/30/202232/1/1/2023100/12/30/202233謝謝！/1/1/2023101謝謝！/12/30/202234小結(jié)高分子材料結(jié)構(gòu)高分子鏈的近程結(jié)構(gòu)1.1高分子鏈結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)組成

（1）碳鏈聚合物（2）雜鏈聚合物

（3）元素有機(jī)聚合物(4)無(wú)機(jī)高分子/1/1/2023102小結(jié)高分子材料結(jié)構(gòu)高分子鏈的近程結(jié)構(gòu)（1）碳鏈聚合物（2幾種典型的高分子材料/1/1/2023103幾種典型的高分子材料/12/30/202236聚乙烯（PE）聚乙烯從1939年開(kāi)始工業(yè)化生產(chǎn)，是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的品種。低密度聚乙烯（LDPE）在各種聚乙烯中產(chǎn)量最大，主要用于生產(chǎn)薄膜（制造食品袋、垃圾袋、地膜、大鵬膜等）；約10%用于生產(chǎn)注塑用品。線(xiàn)型低密度聚乙烯（LLDPE）主要用于生產(chǎn)薄膜，厚度比低密度聚乙烯更薄，制品性能更好。還用于生產(chǎn)扁絲，制造編織袋。/1/1/2023104聚乙烯（PE）聚乙烯從1939年開(kāi)始工業(yè)化生產(chǎn)，是目前產(chǎn)量最高密度聚乙烯注塑制品：工業(yè)容器、家用器皿、玩具等。中空吹塑制品：食品、藥品、化妝品的包裝瓶等。薄膜制品（約占20%）：大量用于食品包裝。聚乙烯管材應(yīng)用領(lǐng)域主要有：生活用水和煤氣管道、農(nóng)業(yè)排灌用管道以及圓珠筆內(nèi)的油墨管子等。質(zhì)輕、堅(jiān)韌耐磨，力學(xué)性能良好，使用壽命長(zhǎng)，施工安裝簡(jiǎn)便，輸送阻力小、安全可靠，鋪設(shè)費(fèi)用低。/1/1/2023105高密度聚乙烯/12/30/202238給水用HDPE管/1/1/2023106給水用HDPE管/12/30/202239超高分子量聚乙烯（UHMWPE）——可作為工程塑料在汽車(chē)、機(jī)械、原子能以及宇宙飛行等領(lǐng)域得到重要應(yīng)用。具有優(yōu)異的耐沖擊和自潤(rùn)滑性，耐腐蝕、抗磨損、不粘著等特性?？勺鼾X輪、軸套、滑板、儲(chǔ)罐襯里等。/1/1/2023107超高分子量聚乙烯（UHMWPE）——可作為工程塑料/12/3聚乙烯生產(chǎn)線(xiàn)/1/1/2023108聚乙烯生產(chǎn)線(xiàn)/12/30/202241聚氯乙烯（PVC）/1/1/2023109聚氯乙烯（PVC）/12/30/202242PS保溫板PS光纖聚苯乙烯（PS）/1/1/2023110PS保溫板PS光纖聚苯乙烯（PS）/12/30/202243氟塑料是各種含氟塑料的總稱(chēng)。聚四氟乙烯（PTFE）。1950年首先由杜邦公司投產(chǎn)。有“塑料王”之稱(chēng)。是高結(jié)晶度聚合物，無(wú)熔融態(tài)，分解溫度400℃，可在260℃以下長(zhǎng)期下使用，耐低溫達(dá)-200℃，力學(xué)性能優(yōu)異。光滑不粘，摩擦系數(shù)極小，具有自潤(rùn)滑性。耐化學(xué)腐蝕性極強(qiáng)，耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、有機(jī)溶劑，能耐王水及沸騰的氫氟酸。具有塑料中最好的電絕緣性能。廣泛用于化工機(jī)械和容器的防腐、耐磨密封、電絕緣等。/1/1/2023111氟塑料是各種含氟塑料的總稱(chēng)。/12/30/202244/1/1/2023112/12/30/202245纖維滌綸尼龍（錦綸）聚丙烯腈（腈綸、人造羊毛）/1/1/2023113纖維滌綸/12/30/202246保鮮膜性能要求保鮮、保潔、自粘安全、無(wú)毒市場(chǎng)上的保鮮膜聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、偏聚氯乙烯及其他材質(zhì)聚氯乙烯（PVC）保鮮膜存在的問(wèn)題/1/1/2023114保鮮膜性能要求/12/30/202247聚合物光盤(pán)基片性能要求高的透光率、光學(xué)純度、尺寸穩(wěn)定性和熱變形溫度，較好的機(jī)械性能和加工性能、低的雙折射和成本等。主要材料： 聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、改性雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂、非晶態(tài)聚烯烴等/1/1/2023115聚合物光盤(pán)基片性能要求/12/30/202248功能高分子材料醫(yī)用高分子導(dǎo)電高聚物液晶高分子智能聚合物高吸水性樹(shù)脂等等/1/1/2023116功能高分子材料醫(yī)用高分子/12/30/202249生物（醫(yī)用）高分子醫(yī)用高分子人工生體軟組織人工生體硬組織藥用高分子高分子藥物高分子載藥體系醫(yī)療器械與診斷材料/1/1/2023117生物（醫(yī)用）高分子醫(yī)用高分子/12/30/202250醫(yī)用高分子材料醫(yī)用修復(fù)材料齲齒密封材料、外科縫合線(xiàn)、高分子繃托眼球人工玻璃體隱形眼鏡人工臟器人造皮膚、人工骨、肌肉腱、角膜、喉、食道、人工肺、腎、肝、心臟等等。在美國(guó)，每年有幾百萬(wàn)件人工器件或修復(fù)材料植入病人體內(nèi)。/1/1/2023118醫(yī)用高分子材料醫(yī)用修復(fù)材料/12/30/202251/1/1/2023119/12/30/202252導(dǎo)電高聚物共軛結(jié)構(gòu)-CH=CH-CH=CH-CH=CH-/1/1/2023120導(dǎo)電高聚物共軛結(jié)構(gòu)-CH=CH-CH=CH-CH=CH-/1導(dǎo)電高聚物應(yīng)用