奇妙的高分子微观结构
高分子的结构
32
共聚物结构的确定：
1.平均成分：化学法、光谱法 、同位素活性测定 2. 构成不均匀性：平衡离心分离和凝胶渗透色谱 法测定
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不同类型的共聚物，它们的性能也不相同， 因此常用该法来对某种材料改性
举例：苯乙烯St + 丁二烯B
a. 工程塑料ABS： 丙稀腈，丁二烯和苯乙烯的三元接枝共聚物，因此
兼具三种组分的特性：质硬、耐腐蚀、提高制品的 拉伸强度和硬度。
第三章 高分子的结构
1
高分子的结构
高分子的结构——组成高分子的不同尺度的结构单元在空间的 排布状态，包括高分子的链结构和高分子聚集态结构。 1.高分子链结构是指单个分子的结构和形态，又分为近程结构 和远程结构。
近程结构：单体单元的化学组成和构型。 远程结构：单个高分子在空间中所存在的各种形状-构象。
千差万别。
3
特别强调
2．远程结构，或者说大分子的构象与高分子 链的柔性和刚性有直接关系。线型大分子可 以处于伸展拉直、卷曲的无规线团或周期性 的曲折等多种状态，就是在不同外界条件下 大分子链产生不同构象的结果。
4
特别强调
3．聚集态结构及更高次结构是在聚合物 加工成型过程中形成的。即便具有相同 链结构的同一聚合物，由于加工成型工 艺或条件不同，就可能产生不同的聚集 态结构，如结晶程度、晶粒大小和形态 的差异等。这些结构直接影响材料的力 学性能、机械强度、开裂性能和透明性。
优点具有无机物的热稳定性和有机物的弹塑性。 -123 ℃使用，耐低温性好
12
近程结构
§3.1.1 高分子的原子种类和排列
无机高分子 主链不含碳原子，而由硅、磷、锗、铝、钛、 砷、锑等元素以共价键结合而成，侧基也不含有机基团。
说明物质是由微观粒子构成的事例
说明物质是由微观粒子构成的事例篇1：嘿，朋友们！今天咱们来聊聊物质是由微观粒子构成的这件超有趣的事儿。
你们想啊，物质就像一个超级大的乐高城堡，那些微观粒子呢，就是乐高的小积木块。
先说说水吧。
水看起来就像个温柔的小娘子，清澈透明的。
但实际上呢，它是由无数个水分子构成的。
这水分子啊，就像是一群手拉手的小精灵。
一个氧原子就像个大胖墩儿，被两个氢原子这两个小瘦子一左一右拉着，就这么形成了水分子这个小团体。
再看金属，比如说铁。
铁那家伙硬邦邦的，感觉像个严肃的硬汉。
可它也是由微观粒子构成的哦。
铁原子就像是一群训练有素的士兵，紧密地排列在一起，形成了铁这种坚固的物质。
这就好比士兵们列阵一样，整整齐齐，所以铁才那么硬。
空气呢，那可真是个调皮捣蛋的家伙。
它无处不在，我们都感觉不到它的形状。
其实啊，空气是由好多不同的微观粒子组成的，有氧气分子、氮气分子之类的。
这些分子就像一群到处乱飞的小蜜蜂，在我们周围嗡嗡嗡地转个不停。
盐就更有趣了。
盐粒小小的，白白的，看起来普普通通。
但是它是由钠离子和氯离子组成的。
钠离子就像个带着正电荷的小刺猬，氯离子呢，像个带着负电荷的小棉球。
小刺猬和小棉球相互吸引，就形成了盐这种物质。
糖也不例外。
糖甜甜的，像个甜蜜的小妖精。
它的分子结构就像是一个复杂的小迷宫，由好多碳原子、氢原子和氧原子组成。
这些原子就像迷宫里的小通道，连接在一起，才让糖有了那种甜蜜的味道。
就连我们自己也是由微观粒子构成的呢。
我们的身体就像一个超级复杂的机器，细胞就像这个机器里的小零件。
而细胞又是由各种分子组成的，分子再细分就是原子啦。
所以我们其实就是一堆微观粒子组成的超级组合体。
衣服也是哦。
布料的纤维看起来很细，但它们也是由分子构成的。
这些分子就像一条条小绳子，编织在一起，就成了我们身上的衣服。
纸张也是一样。
一张纸看起来薄薄的，很脆弱。
可它也是由好多纤维素分子组成的。
这些分子就像小梯子一样，排列在一起，让纸张有了一定的形状和强度。
第1章 高分子的链结构
高分子物理教材：何曼君，陈维孝，董西侠金日光，华幼卿编编复旦大学出版社，1990化学工业出版社，2007（第三版）（修订版）何曼君，陈维孝，董西侠梁伯润主编2000编复旦大学出版社，2007（第三版）中国纺织出版社，（第二版）习题集：徐世爱——华东理工大学董炎明——四川大学焦书科——北京化工大学马敬红——东华大学区别几组概念：z高分子与小分子小分子：分子量小于1000；高分子：由原子或原子团（结构单元）以共价键的形式连接而形成的大分子量同系混合物，分子量在104~106。
z polymer与macromoleculepolymer ：聚合物或高聚物，通常指有一定重复单元的合成产物，但不包括天然高分子；macromolecule：大分子，分子量很大的一类聚合物，包括天然高分子和合成高分子。
高分子物理研究的内容z研究聚合物的微观结构；z研究聚合物的宏观性能；z研究聚合物的分子运动。
通过上述研究，阐明聚合物结构与性能之间的内在关系，发现其基本规律，从而为高分子材料的合成、成型加工、性能检测和材料应用提供理论和实验依据。
高分子物理的核心：结构决定性能高分子物理的主线高分子结构分子运动宏观性能链结构聚集态结构各种力学性溶液性流变性其它晶态非晶液晶取向织态近程远程松弛性能性能性能它物理性态结构晶态结晶态结向态结态结构程结构程结构和转变性能构构构高分子的链结构——单个高分子的结构和形态高分子一次结构（近程结构）：是构成高分子的最基本微观结构，高链结构包括其组成和构型。
单个高分子的结分二次结构（远程结构）：大分子链的构象，即空间结构，以及链的柔顺性等。
构和形态子结三次结构（聚集态结构）：构高分子聚通过范德华力和氢键形成具有一定规则排列的聚集态结构。
集态结构高次结构（织态结构）：高分子凝聚在一起形成的高分子三次结构的再组合。
材料本体的内部结构第一章高分子的链结构本章目录z1.1 组成和构造1.1.1 结构单元的化学组成1.1.2 高分子链的构型1.1.21.1.3 分子构造1141.1.4 共聚物的序列结构z1.2 构象1.2.1 高分子链的内旋转1211.2.2 高分子链的柔顺性1.2.3 高分子链的构象统计1.1 组成和构造（一次结构or 近程结构）(1)——高分子的基本微观结构(1)结构单元的化学组成(2) ()高分子链的构型(3) 分子构造(4) 共聚物的序列结构z 高分子的近程结构属于化学结构范畴，它对聚合物的基本性能具有决定性的影响，近程结构一旦确定，聚合物的基本性能也就随之确定。
五大凝胶材料微观结构 -回复
五大凝胶材料微观结构-回复五大凝胶材料的微观结构凝胶材料是一种具有连续三维空间结构和大量吸水性的材料，常用于医药、化妆品、食品等领域。
凝胶材料的微观结构是其性能和应用的基础，下面将分步回答五大凝胶材料的微观结构。
第一步：水凝胶材料的微观结构水凝胶材料是由水分子和高分子物质构成的材料。
在微观层面上，水凝胶材料的高分子物质呈现网状结构，类似于海绵。
这种结构使得水凝胶材料具有极强的吸水性能，能够吸收并储存大量的水分。
此外，水凝胶材料的高分子链之间还存在相互交错的交联结构，这种交联结构使得水凝胶材料具有较大的弹性和形变能力。
第二步：有机凝胶材料的微观结构有机凝胶材料是由有机高分子物质构成的材料。
在微观层面上，有机凝胶材料的高分子物质通常形成蜂窝状的结构。
这种蜂窝状结构使得有机凝胶材料具有大量的孔隙和表面积，能够吸附和储存大量的气体和液体分子。
有机凝胶材料的高分子链之间也存在交联结构，这种交联结构使得有机凝胶具有一定的弹性和形变能力。
第三步：无机凝胶材料的微观结构无机凝胶材料是由无机物质构成的材料。
在微观层面上，无机凝胶材料的无机物质通常形成细小的颗粒或纳米管状结构。
这种颗粒或纳米管状结构使得无机凝胶材料具有大量的孔隙和表面积，能够吸附和储存大量的气体和液体分子。
无机凝胶材料的颗粒或纳米管之间也存在一定的连接结构，这种连接结构使得无机凝胶具有一定的弹性和形变能力。
第四步：生物凝胶材料的微观结构生物凝胶材料是由生物大分子构成的材料，如蛋白质、多糖等。
在微观层面上，生物凝胶材料的生物大分子通常形成复杂的三维空间结构。
这种三维空间结构使得生物凝胶材料具有高度的结构多样性和生物活性，能够模拟和逼真地再现生物组织的结构和功能。
生物凝胶材料的生物大分子之间还存在相互作用和交联结构，这种相互作用和交联结构赋予了生物凝胶材料特殊的性能和功能。
第五步：混合凝胶材料的微观结构混合凝胶材料是由两种或多种不同类型的凝胶材料混合而成的材料。
高分子三级结构
高分子三级结构
高分子三级结构是指高分子分子链的立体构象，主要包括以下三个层次：
1.原子间距离、键角和自由旋转等一些微观特征，称为一级结构；
2.高分子分子链的折叠、旋转、环化等大尺度排列方式，称为二级结构；
3.几个高分子分子链的空间排布方式，如交错排列、并列排列等，称
为三级结构。
高分子三级结构对高分子材料的物化性质、机械性能等都有着重要影响。
例如，蛋白质分子的三级结构决定了它们的生物活性和抗原性等；DNA分子的三级结构可以影响生物遗传信息和基因表达。
在材料学领域中，高分子微观结构的改变可以导致高分子材料性质的显著变化，如原子间交
互作用的改变可能引起高分子材料的热学、电孤等性质的变化。
高分子的聚集态结构(共46张PPT)
聚乙烯单晶的投射电镜照片
折叠链片晶
聚乙烯单晶中分子的排列示意图
2 球晶
聚合物最常见的结晶形态，
为圆球状晶体，尺寸较大，一般
是由结晶性聚合物从浓溶液中 析出或由熔体冷却时形成的。 球晶在正交偏光显微镜下可观察
到其特有的黑十字消光图象。
全同立构聚苯乙烯球晶的偏光显微镜照片
聚丙烯球晶的偏光显微镜照片
式2它次高中的价聚： 聚 力物X集〔表的态又示结结称杂结晶构分晶形质就子度态变间或，与得力下结分十，标构分包子c复括和链杂：a分。范自别德代身华表力热结、晶运氢局键动部〕〔出cr现yst的al〕瞬和非间晶局局部部〔有am序orp排hou列s〕都。 可能作为球晶的晶核，前者为 非均相核(原先已有的核，又称预定核)；后者为均相核(又称热成核)。从晶核出发，微 纤首先堆砌成“稻草束〞状，然后向四面八方生长而成为球形。球晶实际上是树枝状往 外生长的，以填满整个空间。
氢键的形成可以是分子内，也可以是分子间。
～
分子间形成氢键的高 分子有蛋白质、纤 维素、尼龙、聚氨 酯、聚丙烯酸、聚 丙烯酰胺、聚乙烯醇 等。
O
C－ H－O
～
O H－O
C
C －C
C－ C
O O
C
O－H
C
C
C
C
O H－O
C
C －C
C－ C
C
O－H
C
C
～
O
－C O－H
～
聚丙烯酸(PAA)分子间的氢键示意
和远程有序称为结晶。所谓短程有序，即分子在一定的距离内，空间排布 固定，叫三维空间有序。所谓长程有序，即在一定方向上，有序排列的情 况重复出现。短程有序和长程有序，同时存在，才叫结晶，高分子的结晶 却是不完全的，“近程有序〞也是有缺陷的，并不是如无机物的结晶。
高分子链的结构 PPT课件
34
顺反异构
a
a
CC
b
b
顺式
c
a
CC
d
b
顺式
b
a
CC
a
b
反式
d
CC
c
反式
a b
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思考:
以下两种形式是不是顺反异构
a
a
CC
b
a
b
C
a
a
C
a
不是顺反异构
因为双键上一个C原子上连接二个相同的取代基， 翻个身是同样的化合物。根据定义只有内双键才 有顺反 PVC Polyvinyl Chloride
H CH2 C
n
Cl
聚偏二氯乙烯 PVDC Polyvinylidene Chloride
聚四氟乙烯
PTFE
Polytetrafluoroethylene Teflon
聚丙烯腈 PAN Polyacrylonitrile
1.1.2.1 旋光异构 (空间立构)
饱和碳氢化合物分子中的碳，以4个共价键与4个 原子或基团相连，形成一个正四面体，当4个基 团都不相同时，该碳原子称作不 对称碳原子，以 C*表示，这种有机物能构成互为镜影的两种异构 体，表现出不同的旋光性，称为旋光异构体。
d型
l型
27
1.1.2.1旋光异构
高聚物结构研究的内容
高聚物结构是组成高分子的不同尺度的结构单元在空间的相对排列.
近程结构
一级结构
高分子链的
高
结构
聚
物
的
高分子聚合物结构形貌的表征方法
用途高分子聚合物的结构形貌分为微观结构形貌和宏观结构形貌。
微观结构形貌指的是高分子聚合物在微观尺度上的聚集状态，如晶态，液晶态或无序态（液态），以及晶体尺寸、纳米尺度相分散的均匀程度等。
高分子聚合物的的微观结构状态决定了其宏观上的力学、物理性质，并进而限定了其应用场合和范围。
宏观结构形貌是指在宏观或亚微观尺度上高分子聚合物表面、断面的形态，以及所含微孔（缺陷）的分布状况。
观察固体聚合物表面、断面及内部的微相分离结构，微孔及缺欠的分布，晶体尺寸、性状及分布，以及纳米尺度相分散的均匀程度等形貌特点，将为我们改进聚合物的加工制备条件，共混组份的选择，材料性能的优化提供数据。
表征方法及原理高分子聚合物结构形貌的表征方法1.X射线衍射利用X射线的广角或小角度衍射可以获取高分子聚合物的晶态和液晶态组织结构信息。
有关内容参见高分子聚合物的晶态和高分子聚合物液晶态栏目。
2.扫描电镜（SEM）扫描电镜用电子束扫描聚合物表面或断面，在阴极射线管上（CRT）产生被测物表面的影像。
对导电性样品，可用导电胶将其粘在铜或铝的样品座上，直接观察测量的表面；对绝缘性样品需要事先对其表面喷镀导电层（金、银或炭）。
目前HITA TCH有一种台式扫描电镜可以对绝缘样品进行直接观测。
用SEM可以观察聚合物表面形态；聚合物多相体系填充体系表面的相分离尺寸及相分离图案形状；聚合物断面的断裂特征；纳米材料断面中纳米尺度分散相的尺寸及均匀程度等有关信息。
3.透射电镜（TEM）透射电镜可以用来表征聚合物内部结构的形貌。
将待测聚合物样品分别用悬浮液法，喷物法，超声波分散法等均匀分散到样品支撑膜表面制膜；或用超薄切片机将高分子聚合物的固态样样品切成50nm薄的试样。
把制备好的试样置于透射电子显微镜的样品托架上，用TEM可观察样品的结构。
利用TEM可以观测高分子聚合物的晶体结构，形状，结晶相的分布。
高分辨率的透射电子显微镜可以观察到高分子聚合物晶的晶体缺陷。