高分子结构形态的表征优秀课件


5.1.3应用
(1) 确定构型异构体对于不饱和双键上弯曲振动峰δCH 来说,在不同构型异构体中其值亦不同。
(2) 单体链节序列分布 例如丙烯一丁二烯交替共聚物,
其δCH
1065(cm-1),此时丁二烯单元
全部以反式1,4结构存在,δCH峰在969cm-1处,所以
我们可以A1065 /A969表示交替度,此值愈大,则交
函数f可由下式得到:
f R1 3
R2 3co2 s 1
式中α是谱带跃迁距与分子链轴的夹角。
(3) 各种定性和定量分析 在获得一个红外光谱图后,首先 审核的一个重要区域是4000~1300cm-1(2.50~7.69μm) 和906~650cm-1 (11.0—15.4μm)。高频部分称为官能 团吸收区,重 要的有机官能团如—OH,—NH,C= O 基的特征吸收都在这个区域,若在特定范围不显示吸 收峰,可以认为结构上不存在该官能团。
有机化合物和很多聚合物的红外谱图,可以从Satler 标准 谱图中查到,据此可验证已知物结构和确定未知物结 构。高分子是由许多重复单元组成的,其红外光谱和 小分子的红外光谱基本相同,所以可以利用官能基和 特征吸收峰来研究聚合物的结构。
用于有机和高分子红外光谱的范围是650~4000cm-1 (15.4~2.5μm),频率在610~10cm-1 频率在4000~12500cm-1的叫近红外区。
FTIR的发展减少了实验技术上的困难,使得很多种红外 附件技术(如红外显微镜、光声谱、漫反射光谱、发射 光谱和反射吸收光谱等)都得到显著的发展。使用专用 的红外显微镜可获取直径仅为5~10m的纤维和高分 子复合材料各层剖面的红外吸收或反射光谱,这对于
高分子材料的剖析是极为有用的。近年来发展的双调
制反射吸收光谱技术有着极高的灵敏度,可测量金属 表面上单分子层聚合物膜的结构和分子取向。
但须注意的是,有时由于其他因素的影响,使特征吸收 峰变得宽而浅以致可能被忽略,如氢键作用使—OH的吸 收谱带变得很宽而浅。
若在1850~1540cm-1(5.40~6.50μm)区域没有吸收峰就可 排除分子中含有羰基。由于S—H和C—C官能基的振动 在高频区域显示的弱吸收谱带在结构分析中是很有意 义的,而这样的弱吸收谱带在比较复杂的光谱区域则 没有什么意义。
许多新的红外附件技术大大拓宽了红外光谱的应用范围,使 其在高分子研究中占有特别重要的地位。如衰减全反射红 外光谱(ATR-IR)在聚合物表面分析中有独特的作用。固体 样品测红外光谱时一般采用KBr压片法。
红外光谱还可以涂膜法制样。
对于可以成膜且薄膜透明的聚合物,可直接用10~30μm 厚的成膜测定红外光谱图。
替度也愈大。
(3) 测定端基及不饱和度 测定端基含量,可以求得聚合 度及确定属于线性或支化形高分子,例如低密度聚乙 烯是支化高分子,主要根据不同烷基的弯曲振动δCH峰 的波数有所不同,其在1380、770、745、887 cm-1 处分别有-CH3、-C2H5、-C4H9和-CH=CH中的δCH 峰。根据1600cm-1 υC=C 的不饱和度。
傅里叶变换红外光谱(FTIR)仪是70年代发展起来的新一代仪器,它主 要由光学探测部分和计算机组成。其光学部分目前大多数由迈克 尔逊干涉图的形式送往计算机进行傅里叶变换的数学处理,将干 涉图还原成光谱图。
FTIR仪器具有高倍噪比、大能量输出、高波数精度、宽 频率测量范围和快速扫描能力等优点,并可根据需要 进行各种数据处理,如差示光谱、谱带分离、微分、 解卷积、因子分析以及最小二乘法纯谱带拟合技术等。
(4) 结晶度和取向度 ①结晶度:根据下式计算
Xc
K
Ac Aa
式中K是比例常数,Ac是特征结晶谱带的吸光度,Aa是对结晶不 敏感的非晶带的吸光度。K可由已知结晶度的聚合物样品来确定。
②取向度:红外二向色性比为
R A11 A
A 是偏振光电矢量和拉伸方向平行时的吸光度, 11
A⊥是偏振光电矢量和拉伸方向重直时的吸光度,则取向
FTIR仪器具有快速扫描能力,在不到1秒的时间里就能扫 描一张质量很好的光谱。
近年来又发展了时间分辨光谱技术,可以在微秒的数量 级内获取光谱。这些促进了红外光谱测量研究的发展, 可以获得聚合物在变化过程中某一瞬间的结构信息, 用以研究聚合物的聚合过程、反应动力学以及聚合物 结构随温度或外加电场、压力的变化等。把特制的装 配有测量应力、应变装置的小型拉伸机装入光谱仪的 样品室内,可在样品拉伸过程中连续测量红外光谱和 应力—应变曲线、用以研究样品的结构、取向变化以 及和应力、应变的关系。
高分子结构形态的 表征
5.1红外光谱法
5.1.1基本原理
红外光通过有机和高分子试样时,引起分子振动和转动。 当分子中某一基团或化学键发生振动或转动时所需的 能量和红外光能量相等时(ΔE=hγ),将产生红外吸收。 组成分子的各种基团,在不同化合物的红外光谱中有 大致相同的吸收频率(波数,cm-1),这是定性分析的 依据;而峰高和峰面积则和浓度有关,这是定量分析 的依据。
在此基础上,二维红外光谱技术也得到了发展。在二维 谱中,一维是红外光谱,而另一维除了温度、时间、 应力、应变等物理量外,也可选用另一种光谱,如近 红外光谱或紫外与可见光谱。这样一种方法,利用了 两种光谱的交叉相关函数的处理,把样品组成分辨与相位分辨,可以得到分子链的动态信息等。
亦可以将聚合物溶液倒入聚四氟乙烯模具,待溶剂完全 挥发后,轻轻取下聚合物薄膜,注意不要使薄膜产生 取向,薄膜可直接用于红外光谱测定。
5.1.2傅里叶变换红外光谱
以前使用的红外光谱仪是借助于棱镜或光栅等色散元件把连续的红 外光分解进行测量的,称为色散型仪器。这种类型仪器的灵敏度 和精确度都较低,测量时间也长,很难察觉聚合物中细微的结构 变化。
FTIR和气相色谱联用技术已被广泛应用。在高分子研究 领域,裂解色谱(C)、凝胶渗透色谱(C)、热失重(TA), 示差扫描量热(DSC)等与FTIR联用均有研究报道。
目前,FTIR在高分子材料的剖析、高分子的链结构、凝 聚态结构、取向测量、液晶高分子复合材料界面层的 结构以及聚合物的聚合过程、反应机理和老化等研究 中均得到广泛的应用。
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高分子材料的结构及其性能PPT(36张)

高分子材料的结构及其性能PPT(36张)
态。 此时,只有比链段更小的结构单元如链节、侧基等能够运动。 受外力作用时,只能使主链的键长和键角有微小的改变,外力去除后形变能迅速回复,这 是一种普弹性状态。
B、高弹性 随着温度的升高,当T>Tg 时,分子的动能增加,使链段的自由旋转成为可能,此时,试
样的形变明显增加,在这一区域中,试样变成柔软的弹性体,称为高弹态。 高弹态时,弹性模量显著降低,外力去除后,变形量可以回复,有明显的时间依赖性。由
如图16-7,在间同立构高聚物中, 原子或原子团会交替分布在主链两侧; 在全同立构高聚物中,原子或原子团 则全部排列在主链同一侧;而在无规立构高聚物中,主链两侧原子分布是随机的。
这种化学成分相同,但由于不对称取代基沿分子主链分布不同的现象,就叫做 高分子的立体异构现象。
2、大分子链的构象及柔性 高聚物结构单元是通过共价键重复连接形成线型大分子,共价键的特点是键能
2、单体 高分子化合物是由低分子化合物通过聚合反应获得。
组成高分子化合物的低分子 化合物称作单体。所以我们经 常说,高分子化合物是由单体 合成的,单体是高分子化合物 的合成原料。如图16-2,聚乙 烯是由乙烯(CH2=CH2)单 体聚合而成的。 高分子化合物的相对分子质 量很大,主要呈长链形,因此 常称作大分子链或者分子链。 大分子链极长,可达几百纳米以上,而截面一般小于1nm。
物,简称高聚物材料,是以高分子化合物为主要组分的有机 材料,可分为天然高分子材料和人工合成高分子材料两大类。 天然高分子材料包括如蚕丝、羊毛、纤维素、油脂、天然橡 胶、淀粉和蛋白质等。 人工合成高分子材料包括如塑料、合成橡胶、胶粘剂和涂料 等。工程上使用的主要是人工合成的高分子材料。
一、高聚物的基本概念 1、高聚物和低聚物 高分子化合物是指相对分子质量很大的化合物,其相对分子质量在5000

第7章+高分子材料的结构特征ppt课件

第7章+高分子材料的结构特征ppt课件

• ABS树脂是丙烯腈A、丁二烯B和苯乙烯S的三 元共聚物,共聚方式上无规与接枝共聚相结 合。
•
ABS兼有三种组分的特性:
• A:有—CN基,使聚合物耐化学腐蚀,提 高抗胀强度和硬度;
• B: 使聚合物呈现橡胶态韧性,提高抗冲;
• S: 的高度流动性好,便于加工成型,而 且可以改善制品光洁度。
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• 独特的链结构。高分子是由很大数目(103——105 数量级)的结构单元组成的,每一个结构单元相当 于一个小分子
• 高分子链具有柔顺性。一般高分子的主链都有一 定的内旋转自由能,可以使主链弯曲而具有柔性
• 高分子结构具有多分散性。
• 高分子聚集状态具有复杂性。高分子聚集态有晶 态和非晶态之分,且晶态存在很多缺陷,有序性 也较差。
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碳链高分子 分子链全部由碳原子以共价键相连接而组成, 多由加聚反应制得。
如:聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚丙 烯腈(PAN)。
聚乙烯
聚丙烯
HHHHHH CCCCCC HHHHHH
HH HH HH CC CC CC H CH 3 H CH 3 H CH 3
可塑性好、容易成型加工、易燃烧、易老化、一般为通用 塑料。来源丰富、价廉、产量大、用途广。
• 1)无规则共聚:—ABBABBABAABA A—
• 2)交替共聚: —ABABABABABA B—
• 3)嵌段共聚: —AAAABBAAAABB—
• 4)接枝共聚:
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• (1)无规共聚(random)
•
——两种单体无规则地平行联结
• ABAABABBAAABABBAAA
•
由于两种单体无规则地排列改变了结

高分子材料的结构、物理状态及性能PPT(30张)

高分子材料的结构、物理状态及性能PPT(30张)
高分子化合物由低分子化合物通过聚合反应获 得。组成高分子化合物的低分子化合物称作单体。
二、高分子化合物的组成
简单的低分子化合物叫单体。由一种或几种简单的低分子 化合物通过共价键重复连接而成的链称为分子链。大分子链 中的重复结构单元叫链节。链节的重复次数即链节数叫聚合 度。例如:聚氯乙烯分子是由n个氯乙烯分子打开双键,彼此 连接起来形成的大分子链。可用下式表示:
(1) 热塑性塑料:加热时软化并熔融,可塑造成形,冷却 后即成型并保持既得形状,而且该过程可反复进行。这类塑料 有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺(尼龙)、聚甲醛、聚碳 酸脂、聚苯醚、聚砜等。这类塑料加工成形简便,具有较高的 机械性能,但耐热性和刚性比较差。
(2) 热固性塑料: 初加热时软化,可塑造成形,但固化后 再加热将不再软化,也不溶于溶剂。这类塑料有酚醛、环氧、氨 基、不饱和聚酯、呋喃和聚硅醚树脂等。它们具有耐热性高, 受压不易变形等优点,但机械性能不好。
不同键接方式对性能 影响很大,头尾键接 强度最高。
三、大分子链的形态
⑴伸直链(又称线型链) 由许多链节组成的长链,通常 是卷曲成线团状。这类结构高聚物的特点是弹性、塑性好, 硬度低,是热塑性材料的典型结构。
⑵带支链 支化型分子链,在主链上带有支链。这类结构 高聚物的性能和加工都接近线型分子链高聚物。
一、高聚物的三态
线型非晶态高聚物在不同温度下表现出三种物理状态: 玻璃态、高弹态和粘流态。在恒定应力下的变形-温度பைடு நூலகம் 线如图所示。Tb为脆化温度,Tg为玻璃化温度,Tf 为粘流 温度,Td为化学分解温度。
玻璃化温度Tg是高聚 物保持玻璃态的最高温度, 可认为是大分子链段开始 运动的最低温度。
一、高聚物的三态
(6)氯纶 难燃、保暖、耐晒、耐磨、弹性好,但是染色性 差,热收缩大,限制了它的应用。

高分子材料晶态结构课件.ppt

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2.基本结构单元的不同
小分子:原子、分子和离子 高分子:分子链段
高分子材料晶态结构课件
3.6.1 高分子链在晶体中的构象
影响因素:分子链本身和分子链间相互 作用两种因素。
1.分子间力会影响链的相互堆砌,即影 响分子间的构象和链和链之间的堆砌密 度。如:氢键,范得华力等。
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高分子结晶的特点
1.晶区与非晶区共存。由于高分子为长 链结构,链上的原子通过共价键相连接, 因此结晶时链段是不能充分自由运动的, 必定妨碍其作规整的堆积和排列,使得 在高分子晶体内部往往含有比低分子晶 体更多的晶格缺陷。如果晶格缺陷比较 严重的话,会导致出现所谓准晶结构, 甚至会成为非晶区。
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3.6.2高分子材料晶态结构模型
1、缨状微束模型
高分子材料晶态结构课件
结构特点
晶区和非晶区互相穿插,同时存在;一 根分子链可以同时穿过几个晶区和非晶 区,在晶区中,分子链互相平行排列形 成规整的结构,但晶区的尺寸很小 (10nm左右),晶区在通常情况下是无 规取向的;而在非晶区中,分子链的堆 砌是完全无序的。这个模型又叫两相结 构模型(
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IV. 聚合物结晶过程的影响因素
(1)分子链结构 聚合物的结晶能力与分子链结构密切相关,凡分子结
构对称(如聚乙烯)、规整性好(如有规立构聚丙烯)、 分子链相互作用强(如能产生氢键或带强极性基团,如聚 酰胺等)的聚合物易结晶。
分子链的结构还会影响结晶速度,一般分子链结构越 简单、对称性越高、取代基空间位阻越小、立体规整性越 好,结晶速度越快。
(2)高分子液晶的分类 高分子液晶有三种不同的结构类型:近晶型、向列型和
胆甾型(三种模型的分子链可动)。

高分子材料表征第一章PPT课件

高分子材料表征第一章PPT课件
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四、一氯和二氯醋酸鉴别单烯类高分 子 取少量试样,加入5毫升二氯醋酸或熔 化的一氯醋酸。加热至沸腾1至2分钟, 观察颜色变化。
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五、铬变酸显色试验鉴别含甲 醛的高分子
85
当甲醛和铬变酸(1,8-二羟萘-3, 6二磺酸)的浓硫酸溶液一起加热时, 即呈现紫色。取少量试样置于试管中, 加入2ml浓硫酸和少量的铬变酸,在 60-70℃下加热10分钟,静置1小时 后观察颜色。如果出现深紫色,即表 示有甲醛。该反应的灵敏度很高,可 以检测到0.03g。
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三、吡啶显色试验鉴别含氯高分子
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1、与冷吡啶的显色反应
取少许无增塑剂的样品,加入1毫 升吡啶,放置几分钟后加入2至3滴 5%的氢氧化钠的甲醇溶液,立刻 观察产生的颜色,过5分钟和1小时 后分别记录颜色。
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2、与沸腾的吡啶的显色反应
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取少许无增塑剂的样品,加入约1毫升 的吡啶煮沸,将溶液分成两分,第一部 分重新煮沸,小心加入两滴5%的氢氧 化钠的甲醇溶液。分别记录立刻观察到 的颜色和5分钟后的颜色变化。第二部 分在冷却后小心加入两滴5%的氢氧化 钠的甲醇溶液,分别记录立刻观察和5 分钟后的颜色变化。
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家电和设备外壳:聚丙烯,高 冲聚苯乙烯,ABS, SAN, 聚苯乙 烯,聚氨酯
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汽车配件:聚丙烯,PET, 尼龙, 聚甲醛,ABS, PC,SMC
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光学产品:聚甲基丙烯酸甲 酯,聚丙烯酸酯类,聚碳酸 酯,聚苯乙烯,聚乙烯醇缩 丁醛,PET
21
容器:聚乙烯,聚丙烯,PET, 聚 甲醛(压力容器)环氧树脂(压 力容器)
甲醛味,氨基树 氨味 脂
30
在火焰 先软化,

高分子聚合物优秀PPT优质文档

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尼龙大分子:约有4千个原子,相对分子质量 些与链运动有关的性能(如弹性、伸长率和冲击强
整个分子链的运动; 能,这样的分子链被认为变成了刚性链。
1)聚集态结构的复杂性 ——宏观表现为聚合物逐渐开始软化乃至熔化而
——宏观表现为聚合物逐渐开始软化乃至熔化而 高分子网状结构,这种结构是橡胶弹性体和热固性
高分子长链可以由一种(均聚物)或几种(共聚物)
高分子凝聚态结构组成: 晶态结构 非晶态结构 液晶结构、 高聚物取向结构 高聚物多相结构
§1.1 高分子聚合物的结构特点
§1.1 高分子聚合物的结构特点
1.高分子链结构特点 1)高分子呈链式结构
长链中的结构单元很多(103~105数量级); 一个结构单元相当于一个小分子,具有周期性; 高分子长链可以由一种(均聚物)或几种(共聚物) 结构单元组成。 2)高分子链具有柔性 高分子链的柔性: 是指一种分子链卷曲的一种现象。 由单键键合而成的高分子主链一般都具有一定的
高分子聚合物
§1.1 高分子聚合物的结构特点
高分子: 高聚物的大分子是由 (103~105数量级)的: 可以是一种(均聚物); 可以是几种(共聚物),以共价键相连接,形成: 线型分子 支化分子(带有支链的线型分子) 网状分子。
§1.1 高分子聚合物的结构特点
§1.1 高分子聚合物的结构特点
内旋转自由度,结构单元间的相对转动使得分子链 成卷曲状的现象。 构象:
由内旋转而形成的原子空间排布。 刚性链:
分子链内结构的变化可能使旋转变得困难或不可 能,这样的分子链被认为变成了刚性链。
§1.1 高分子聚合物的结构特点
3)高聚物的多分散性 高聚物的多分散性:
高分子材料聚合物反应的产物一般是由长短不一 的高分子链所组成,聚合物分子的相对分子质量是 不均一的。 聚合反应是一个随机过程:

高分子结构.ppt


1-4高分子链的支化与交联
• 大分子链的形式有:
线型(linear) 支化(branching) 网状(network)
1-4-1线型大分子链
• 一般高分子是线型的。它是由含二官能团的反应
物反应的,如前所述的聚氯乙烯和聚酯,分子长 链可以卷曲成团,也可以伸展成直线,这取决于 分子本身的柔顺性及外部条件。
C
C
C
聚 合 C
C
C
环 化 C
C
C
NN N
NNN
NNN
这类聚合物的特点:热稳定性好,因 为受热时链不易被打断,即使几个链 断了,只要不在同一个梯格中不会降 低分子量。
1-2 键接结构
• 1-2-1单烯类(CH2=CHR) (P6 ) • 头-头 • 尾-尾 • 头-尾 • 无规键接
1-2-2 双烯类单体
• 交联点密度:交联的结构单元占总
结构单元的分数,即每一结构单元 的交联几率。
应用:
• 橡胶硫化就是在聚异戊二烯的分子间产生
硫桥
CH3
CH2C CHCH2
S
CH3
CH2C S
CHCH2
S CH2C CHCH2
CH3
应用
• 另外一种交联PE,它是经过辐射交联,使
得软化点和强度均大大提高,大都用于电 气接头,电缆的绝缘套管等
• 优点:耐热性好,强度高 • 缺点:易水解 • 这类聚合物主要用作工程塑料
1-1-3元素高分子
• 分子主链含Si,P, Al, Ti, As, Sb,
Ge等元素的高分子。如硅橡胶:
CH3
Si
O
n
CH3
• 这类高聚物的特点是具有无机物的热
稳定性,有机物的弹性和塑性。但强
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