第1章_《高分子链的结构》习题_及_课件共36页
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《高分子物理》第一章-高分子链结构

要改变构型必须经过化学键的断裂和重组。
立体异构的分类
1. 几何异构
内双键上的基团在双键两侧排列方 式不同而引起的异构(因为内双键 中键是不能旋转的),有的顺式 (cis) 、反式(trans)构型之分。
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
a
CCcb源自反式aaCC
b
a
a
b
CC
a
a
实例
nCH CH2
X
—单烯 nCH CH
RR
CH2 CH X
全同
n 间同 无规
CH CH RR
n (更复杂)
双烯类:丁二烯
1,4加成
nH2C CH CH CH2
1,2加成
CH2 CH CH CH n
顺式 反式
CH2 CH
n
CH CH2
全同 间同 无规
异戊二烯
nH2C CH C CH2 CH3
1,4加成 1,2加成 3,4加成
小分子
X
CH2
C
大分子
n
H
互为旋光异构,各有不同的旋光性
H2C
CH2 C
X H
H2C
C X
H
CH2 有不对称碳原子 所以有旋光异构
两者互为旋光异构体
R1
R1
C X
R2 H
C H
R2 X
结构单元为~CH2-C*HR~ 的高分子,由于C*两端链节不完全相 同(R1与R2不同 ),因此每个结构单元只有一个手性C原子,具 有两种旋光异构单元存在。
立体异构的分类
1. 几何异构
内双键上的基团在双键两侧排列方 式不同而引起的异构(因为内双键 中键是不能旋转的),有的顺式 (cis) 、反式(trans)构型之分。
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
a
CCcb源自反式aaCC
b
a
a
b
CC
a
a
实例
nCH CH2
X
—单烯 nCH CH
RR
CH2 CH X
全同
n 间同 无规
CH CH RR
n (更复杂)
双烯类:丁二烯
1,4加成
nH2C CH CH CH2
1,2加成
CH2 CH CH CH n
顺式 反式
CH2 CH
n
CH CH2
全同 间同 无规
异戊二烯
nH2C CH C CH2 CH3
1,4加成 1,2加成 3,4加成
小分子
X
CH2
C
大分子
n
H
互为旋光异构,各有不同的旋光性
H2C
CH2 C
X H
H2C
C X
H
CH2 有不对称碳原子 所以有旋光异构
两者互为旋光异构体
R1
R1
C X
R2 H
C H
R2 X
结构单元为~CH2-C*HR~ 的高分子,由于C*两端链节不完全相 同(R1与R2不同 ),因此每个结构单元只有一个手性C原子,具 有两种旋光异构单元存在。
高分子物理课件四川大学杨刚第一章:高分子链的结构

度等
晶态结构是高分子链的一种重要结构形式
晶态结构可以分为单晶、多晶和准晶三种类型
单晶结构具有高度有序的晶体结构,多晶结构具有多个晶体的集合,准晶结构具有部分 有序的晶体结构
晶态结构的形成与高分子链的化学结构、分子间作用力、温度等因素有关
非晶态结构是 高分子链的一 种常见结构形
式
非晶态结构中, 高分子链没有 固定的排列方 式,而是随机
热力学分 析法:通 过热力学 分析确定 高分子链 的构型和 构象
松弛现象:高分子 链在受到外力作用 下,会发生松弛现 象
松弛机理:高分子 链在受到外力作用 下,会发生松弛现 象
松弛时间:高分子 链的松弛时间与其 分子量、温度等因 素有关
松弛现象的应用:高 分子链的松弛现象在 材料科学、生物医学 等领域有广泛应用
易改变
构象稳定性: 高分子链的构 象在热力学上 是不稳定的,
容易改变
影响因素:温 度、压力、溶 剂等环境因素 对构型和构象 的稳定性有影
响
应用:了解构 型与构象的稳 定性对于高分 子材料的设计 和应用具有重
要意义
构型:高分子链中单键的 旋转和键角的变化
构象:高分子链中单键的 旋转和键角的变化
构型转变:高分子链中单较高的流动 性和可塑性, 易于加工成型
非晶态结构在 高分子材料中 广泛存在,如 塑料、橡胶等
取向结构:高分子链在凝聚态 中的排列方式
取向类型:单轴取向、双轴取 向、三轴取向等
取向程度:高分子链在凝聚态 中的排列程度
取向影响因素:温度、压力、 溶剂等
液晶态:高分子链在特定条件下形成的有序结构 液晶态分类:热致液晶、溶致液晶、光致液晶等 液晶态特点:具有流动性和各向异性 液晶态应用:液晶显示器、液晶光阀等
晶态结构是高分子链的一种重要结构形式
晶态结构可以分为单晶、多晶和准晶三种类型
单晶结构具有高度有序的晶体结构,多晶结构具有多个晶体的集合,准晶结构具有部分 有序的晶体结构
晶态结构的形成与高分子链的化学结构、分子间作用力、温度等因素有关
非晶态结构是 高分子链的一 种常见结构形
式
非晶态结构中, 高分子链没有 固定的排列方 式,而是随机
热力学分 析法:通 过热力学 分析确定 高分子链 的构型和 构象
松弛现象:高分子 链在受到外力作用 下,会发生松弛现 象
松弛机理:高分子 链在受到外力作用 下,会发生松弛现 象
松弛时间:高分子 链的松弛时间与其 分子量、温度等因 素有关
松弛现象的应用:高 分子链的松弛现象在 材料科学、生物医学 等领域有广泛应用
易改变
构象稳定性: 高分子链的构 象在热力学上 是不稳定的,
容易改变
影响因素:温 度、压力、溶 剂等环境因素 对构型和构象 的稳定性有影
响
应用:了解构 型与构象的稳 定性对于高分 子材料的设计 和应用具有重
要意义
构型:高分子链中单键的 旋转和键角的变化
构象:高分子链中单键的 旋转和键角的变化
构型转变:高分子链中单较高的流动 性和可塑性, 易于加工成型
非晶态结构在 高分子材料中 广泛存在,如 塑料、橡胶等
取向结构:高分子链在凝聚态 中的排列方式
取向类型:单轴取向、双轴取 向、三轴取向等
取向程度:高分子链在凝聚态 中的排列程度
取向影响因素:温度、压力、 溶剂等
液晶态:高分子链在特定条件下形成的有序结构 液晶态分类:热致液晶、溶致液晶、光致液晶等 液晶态特点:具有流动性和各向异性 液晶态应用:液晶显示器、液晶光阀等
高分子链结构PPT课件

此外, 分子的主链不是一条单链而是象“梯子”和“双股螺 线”那样的高分子链。例如聚丙烯睛纤维加热时,在升温过程中 会发生环化芳构化而形成梯形结构,继续高温处理则成为碳纤维 可作为耐高温高聚物的增强填料。
第2页/共49页
又加以二苯甲酮四羧酸二酐和四氨基二苯醚聚合可得分段梯型聚 合物,以均苯四甲酸二酐和四氨基苯聚合可得全梯型聚合物:
第23页/共49页
理想柔性链的均方末端距计算
对于完全伸直链
L
n
h
h=nL
如何解决这一复杂问题? 均方末端距:平均末端距的平方
第24页/共49页
1.几何计算法
(1) 完全伸直链
L
n
h
h nL 或 h2 n2L2
0
(2) 自由结合链 所谓自由结合链,即假定:n是一个很大的数,每个键不占体积
内旋转没有键角限制,并可以自由取向。 这是一个理想化模型。
i2
………
L L L2 cosm
i
im
第29页/共49页
h2 f ,r
nL2
2(n
1) L2
cos
2(n
2)L2
cos2
2L2 (cos )n1
∴ nL2 2nL2 cos (1 cos cos2 ) 2L2 cos (1 2 cos 3cos2 )
nL2
1 1
cos cos
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2.2 高分子链的构象
.高分子链的内旋转构象与链的柔顺性 由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态称为构象 (conformation)。
高分子链在分子内旋转作用下可采取各种可能的形态,如: 伸直链、无规线团、折叠链、螺旋链等。
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又加以二苯甲酮四羧酸二酐和四氨基二苯醚聚合可得分段梯型聚 合物,以均苯四甲酸二酐和四氨基苯聚合可得全梯型聚合物:
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理想柔性链的均方末端距计算
对于完全伸直链
L
n
h
h=nL
如何解决这一复杂问题? 均方末端距:平均末端距的平方
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1.几何计算法
(1) 完全伸直链
L
n
h
h nL 或 h2 n2L2
0
(2) 自由结合链 所谓自由结合链,即假定:n是一个很大的数,每个键不占体积
内旋转没有键角限制,并可以自由取向。 这是一个理想化模型。
i2
………
L L L2 cosm
i
im
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h2 f ,r
nL2
2(n
1) L2
cos
2(n
2)L2
cos2
2L2 (cos )n1
∴ nL2 2nL2 cos (1 cos cos2 ) 2L2 cos (1 2 cos 3cos2 )
nL2
1 1
cos cos
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2.2 高分子链的构象
.高分子链的内旋转构象与链的柔顺性 由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态称为构象 (conformation)。
高分子链在分子内旋转作用下可采取各种可能的形态,如: 伸直链、无规线团、折叠链、螺旋链等。
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第一章 高分子的链结构(大版本)

O HO C O C O CH2CH2 O n H
O
加入
C
CI
19
1.1.2 高分子链的构型
构型: 构型:分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。 分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。
旋光异构 高分子的 构型
全同立构 间同立构 无规立构 反式构型 顺式构型 头-头结构 头-尾结构
20
几何异构
1.1.1 高分子链的化学组成
以聚氯乙烯(PVC)为例:
结构单元
H 2C
主链
CH
n
Cl
侧链基团或取代基
聚合度
按高分子主链的化学组成原子不同, 按高分子主链的化学组成原子不同,高分子链可分成下列几类: 高分子链可分成下列几类: 碳链高分子 杂链高分子 元素高分子 14 其他高分子
碳链高分子: 碳链高分子:主链全部由碳原子以共价键连接而成, 主链全部由碳原子以共价键连接而成,多以加聚反应制得。 多以加聚反应制得。
分子项链
O
18
O H O
端基: 端基:在高分子链末端的基团, 在高分子链末端的基团,通常与分子链有不 同的组成。 同的组成。如聚甲醛, 如聚甲醛,羟端基; 羟端基;聚碳酸酯, 聚碳酸酯,羟端基 、酰氯端基。 酰氯端基。 对聚合物性能的影响: 对聚合物性能的影响:端基含量很少, 端基含量很少,却对聚合物 的性能, 的性能,尤其是热稳定性有直接影响。 尤其是热稳定性有直接影响。 封端处理: 封端处理:利用适当的化学反应, 利用适当的化学反应,消除端基的活性, 消除端基的活性, 通过进行封端处理可提高聚合物的热稳定性。 通过进行封端处理可提高聚合物的热稳定性。 例如: 例如:利用酰氯对PET进行封端。 进行封端。
H
O
加入
C
CI
19
1.1.2 高分子链的构型
构型: 构型:分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。 分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。
旋光异构 高分子的 构型
全同立构 间同立构 无规立构 反式构型 顺式构型 头-头结构 头-尾结构
20
几何异构
1.1.1 高分子链的化学组成
以聚氯乙烯(PVC)为例:
结构单元
H 2C
主链
CH
n
Cl
侧链基团或取代基
聚合度
按高分子主链的化学组成原子不同, 按高分子主链的化学组成原子不同,高分子链可分成下列几类: 高分子链可分成下列几类: 碳链高分子 杂链高分子 元素高分子 14 其他高分子
碳链高分子: 碳链高分子:主链全部由碳原子以共价键连接而成, 主链全部由碳原子以共价键连接而成,多以加聚反应制得。 多以加聚反应制得。
分子项链
O
18
O H O
端基: 端基:在高分子链末端的基团, 在高分子链末端的基团,通常与分子链有不 同的组成。 同的组成。如聚甲醛, 如聚甲醛,羟端基; 羟端基;聚碳酸酯, 聚碳酸酯,羟端基 、酰氯端基。 酰氯端基。 对聚合物性能的影响: 对聚合物性能的影响:端基含量很少, 端基含量很少,却对聚合物 的性能, 的性能,尤其是热稳定性有直接影响。 尤其是热稳定性有直接影响。 封端处理: 封端处理:利用适当的化学反应, 利用适当的化学反应,消除端基的活性, 消除端基的活性, 通过进行封端处理可提高聚合物的热稳定性。 通过进行封端处理可提高聚合物的热稳定性。 例如: 例如:利用酰氯对PET进行封端。 进行封端。
H
高分子物理 第一章 高分子链的结构

分子链中原子或基团
的几何排列情况
化学组成
一次结构
(近程结构)
构型、构造
共聚物的序列结构 分子的大小、构象
高分子链结构 (一级结构) 二次结构
(远程结构)
研究整个分子的大 小和在空间的形态 (构象)
聚合物的分子量 分子量分布
旋光异构 (立体异构) 构型 分子中原子 在空间的 几何排列 几何异构 (顺反异构) 结构单元的 键接异构 构造
第一章
高分子链的结构
分子结构:molecular structure
指在平衡态分子中原子之间或平
衡态分子之间在空间的几何排列。
水分子结构示意图 补充资料 分子结构对物质的物理与化学性质有决定性的关系。 最简单的分子是氢分子,1克氢含1023个以上的氢分子。 水分子中2个氢原子都连接到一个中心氧原子上,所成键角是104.5℃。分子 中原子的空间关系不是固定的,除了分子本身在气体和液体中的平动外,分 子结构中的各部分也都处于连续的运动中。
l· 1· 2· 2几何异构体(Geometry)
几何异构体:
当分子上存在双键时,形成双 键的碳原子的取代基不能绕双 键旋转,否则,将会破坏双键 中的π键。
当组成双键的两个碳原子同时 被两个不同的原子或基团取代 时,由于双键上的基团在双键 两侧排列的方式不同,形成 顺式构型和反式构型
聚1,4-丁二烯
1· 1· 2· 3键接异构体
键接异构: 指结构单元在高分子链中的连接方式 是影响性能的主要因素之一 是加聚产物的特征
单烯类单体 (CH=CHR)聚合
例题
聚丁二烯有几种同分异构体? 解:双烯类聚合物 ,丁二烯聚合过程中, 有1,2-加成,3,4-加成和1,4-加成
高分子物理第一章 高分子链的结构(1)

第一章
高分子链的结构
高分子链的构型
高聚物不同的异构体
旋光异构
几何异构
键接异构
第一章
高分子链的结构
旋光异构体 (optical isometrism)
正四面体的中心原子 上 4 个取代基不对称
而产生的异构体,这
样的中心原子叫不对
称原子。
第一章
高分子链的结构
*
CH3CHOHCOOH 乳酸分子
*
右旋(dextro)
第一章
高分子链的结构
2. 支化高分子(branching polymer): 与线形高分子的化学性质相似,但物理机械性能不同, 线形分子易于结晶,故密度,熔点,结晶度和硬度方面都高 于前者。支化破坏了分子的规整性,故结晶度大大降低。
3. 交联( network polymer):
高分子链之间通过支链连接成一个空间三维网状结构
第一章
高分子链的结构
双烯类单体:CH2=CH-CH=CH2
1,2或者3,4加成
1,4加成
第一章
高分子链的结构
习题:讨论异戊二烯聚合可能产生哪些不同的 构型,假定不考虑键接结构
第一章
高分子链的结构
分子构造(Architecture):聚合物分子的形状
第一章
高分子链的结构
1. 线形高分子(linear polymer) : 分子长链可以蜷曲成团。线形的分子间没有化学建键结合, 在受热或者受力的情况下分子间可以相互移动,因此线型高 聚物可以在适当的溶剂中溶解,加热时可以熔融,易于加工 成型。 支化和交联高分子 : 缩聚过程中有3个或3个以上官能度的单体存在 加聚过程中有自由基链转移发生 双烯类单体中第二双键的活化
链结构—— 高分子链的结构PPT课件
H2 H H H2 CC C C
OH OH
O HCH
-H2O
H2 H CC
H H2 CC
OO C H2
20
第20页/共36页
Experimental methods to observe the configuration of polymer
X-Ray Diffraction
(XRD)
Nuclear Magnetic Resonance
Isotactic 全同立构
高分子全部由一 种旋光异构单元 键接而成。分子 链结构规整,可 结晶。
Syndiotactic 间同立构
Atactic 无规立构
两种旋光异构单 元交替键接而成。 分子链结构规整, 可结晶。
两种旋光异构单 元无规键接而成。 分子链结构不规 整,不能结晶。
等规度(tacticity): 全同或间同立构单元所占的百分数
O C OH
CH2 C n H
聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA Poly (methyl methacrylate)
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O
C O CH3 CH2 C
n
CH3
聚醋酸乙烯酯 PVAc Polyvinyl acetate
聚乙烯基甲基醚 PVME Polyvinyl methyl ether
O O C CH3 CH2 C
Cl
CH2 C n Cl
聚四氟乙烯
PTFE
Polytetrafluoroethylene Teflon
聚丙烯腈 PAN Polyacrylonitrile
聚甲醛 POM Polyformaldehyde
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CF2 CF2 n
C CH2 n CN
第一章高分子链的结构
结构单元与单体
高分子链的结构 单元:包括单体、 聚合度、链长等
高分子链的单体: 构成高分子链的 基本单元
高分子链的聚合 度:表示高分子 链中结构单元的 数目
高分子链的链长 :表示高分子链 的长度
03
高分子链的形态
线型高分子链
定义:由许多单体通过聚合反应连接而成的长链结构 特点:具有长链形态,可以自由弯曲 结构:由许多重复单元组成,每个单元之间通过化学键连接 形态:呈长链状,可以自由弯曲,没有明显的支链和交联点
熔点范围:高分子链的熔 点范围及影响因素
热膨胀性:高分子链在加 热时的膨胀行为
热导率:高分子链的热导 率及影响因素
电性能与光学性能
电性能:高分子 链的电导率、介 电常数等物理性 能
光学性能:高分 子链的光学性质, 如折射率、反射 率等
热性能:高分子 链的热稳定性、 热分解温度等
机械性能:高分 子链的强度、韧 性、耐磨性等
06
能
力学性能
拉伸强度:高 分子链在拉伸 过程中所能承 受的最大负荷
弹性模量:高 分子链在受力 时的刚度,反 映其抵抗变形
的能力
韧性:高分子 链在受力时吸 收能量的能力, 与链的柔性有
关
冲击强度:高 分子链在冲击 作用下的断裂 能,与链的结 晶度和交联程
度有关
热性能
热稳定性:高分子链在高 温下的稳定性
04
高分子链的构象
高分子链的构型
构型与构象的定义 构型与构象的分类 构型与构象的转变 构型与构象的研究意义
高分子链的构象
高分子链的构象分类
高分子链的构象概念
高分子链的构象对性能的影 响
高分子链的构象研究方法
高分子链的柔顺性
第一章高分子链的结构
• 1、结构单元组成 • 2、一般高分子的主链都有一定的柔性。如 果化学键不能内旋转或结构单元间有强烈的 相互作用,则形成刚性链。 • 3、结构的不均一性。 • 4、结构单元之间的相互作用对结构和性能 影响很大。 • 5、高分子的聚集态有晶态和非晶态之分, 且与小分子有本质差别。 • 6、结构的多重性等
1.2.3支化与交联
• 1、一般高分子都是线型的,在受热或 受力情况下分子间可以互相移动,可以 溶解和熔融,易于加工成型。 • 高分子在什么情况下易于发生支化, 怎样会发生交联?
• 2、支化高分子的化学性质与线形分子相 似,但支化对于物理机械性能有时影响 很大,如LDPE(高压聚乙烯),由于 支化破坏了结晶,机械强度低,常被用 于薄膜;而HDPE(低压聚乙烯),线 型分子,结晶度高,硬度高,可做瓶、 管、棒等。 • LDPE、HDPE的制备方法。 •
•
3、为了改善高聚物的性能,往往采取共 聚,使产物兼有几种均聚物的优点。如 PMMA是塑料,性能与PS类似,但由于酯基 极性强,高温流动性差,不能注塑成型,如果 与少量St共聚,则可以明显改善高温流动性; ABS树脂是AN、Bu、St的共聚物,兼具三 者特点,AN使之耐化学腐蚀、提高抗张强度 和硬度;Bu使之具有橡胶的韧性,提供抗冲 击强度;St提供高温流动性,便于加工,并改 善制品外观。因此,ABS是性能优良的热塑性 塑料。
• 3、支化高分子有星型、梳型、无规之分。 • 4、高分子链之间通过支链连接成三维网状结 构即为交联结构,它不溶不融,与支链高分子 有本质区别。热固性的塑料和硫化的橡胶都是 交联高分子。
共聚物的结构 • 1、由两种以上单体单元所组成的聚合物 称为共聚物,按其连接方式分为:
无规共聚物 嵌段共聚物 共聚物 接枝共聚物
第1章高分子链的结构
第1章 高分子链的结构
高分子结构
链结构(单个高分子) 一级结构(近程结构) 结构单元的化学组成、构型、 构造和共聚物序列结构 二级结构(远程结构) 高分子链的构象、高分子的大 小(分子量及分布)
凝聚态结构(许多高分子) 三级结构 高分子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。包括晶态、非晶态、取向 态、液晶态及织态等。
1.2.3 高分子链的构象统计
高分子由于单键的内旋转,分子具有许多不同的构象。
由于热运动,高分子以及它的链段在不停地运动着,即所谓
微布朗运动。
h
末端距:线形高分子链的一端 至另一端的直线距离,用 h 表
示。
由 于 h 的 方 向 是 任 意 的 , 故 h 0 ,而末端距统计值
对于合成橡胶,希望得到高顺式结构。
1.1.2 高分子链的构型
键接异构
H2C CH
1 2X
RH2C CH
X
RH2C CH CH2 CH
X
X
H2C CH
X
CH2 CH CH CH2
XX
RH2C CH CH2 CH nCH2 CH
X
X
X
CH2 CH CH CH2 CH2 CH
XX
X
1.1.2 高分子链的构型
聚合物的立构规整性影响聚合物的结晶能力。聚合物的立 构规整性好,分子排列有序,有利于结晶。高结晶度导致 高熔点、高强度、高耐溶剂性。
-烯烃聚合物 无规PP,非结晶聚合物,蜡状粘滞体,用途不大 。 全同PP和间同PP,是高度结晶材料,具有高强度、高耐 溶剂性,用作塑料和合成纤维。全同PP的Tm为175oC,可 耐蒸汽消毒。
注:对高分子来说,关心的不是具体构型(左旋或右旋),而 是构型在分子链中的异同,即全同(等规)、间同或无规。
高分子结构
链结构(单个高分子) 一级结构(近程结构) 结构单元的化学组成、构型、 构造和共聚物序列结构 二级结构(远程结构) 高分子链的构象、高分子的大 小(分子量及分布)
凝聚态结构(许多高分子) 三级结构 高分子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。包括晶态、非晶态、取向 态、液晶态及织态等。
1.2.3 高分子链的构象统计
高分子由于单键的内旋转,分子具有许多不同的构象。
由于热运动,高分子以及它的链段在不停地运动着,即所谓
微布朗运动。
h
末端距:线形高分子链的一端 至另一端的直线距离,用 h 表
示。
由 于 h 的 方 向 是 任 意 的 , 故 h 0 ,而末端距统计值
对于合成橡胶,希望得到高顺式结构。
1.1.2 高分子链的构型
键接异构
H2C CH
1 2X
RH2C CH
X
RH2C CH CH2 CH
X
X
H2C CH
X
CH2 CH CH CH2
XX
RH2C CH CH2 CH nCH2 CH
X
X
X
CH2 CH CH CH2 CH2 CH
XX
X
1.1.2 高分子链的构型
聚合物的立构规整性影响聚合物的结晶能力。聚合物的立 构规整性好,分子排列有序,有利于结晶。高结晶度导致 高熔点、高强度、高耐溶剂性。
-烯烃聚合物 无规PP,非结晶聚合物,蜡状粘滞体,用途不大 。 全同PP和间同PP,是高度结晶材料,具有高强度、高耐 溶剂性,用作塑料和合成纤维。全同PP的Tm为175oC,可 耐蒸汽消毒。
注:对高分子来说,关心的不是具体构型(左旋或右旋),而 是构型在分子链中的异同,即全同(等规)、间同或无规。
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耐油性, 高拉伸 强度和硬度
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2.1.1.3 分子构造 (Architecture)
所谓分子构造解释指聚合物分子的各种形状。 线形高分子 支化高分子
交联或网状高分子
星形高分子
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ABS: Acrylonitrile-Butadiene-Styrene
C H 2 C H C N
C H 2 C HC HC H 2
C H 2 C H
2、下列聚合物中,(A )是聚异戊二烯(PI)。
A
CH2 C CH CH2 n B
O
OCC 6H 4 Fra bibliotek N HC 6H 4 N H
n
CH3
Cl
C
CH2 CH
n
O
D
C
O C O CH2 CH2 O
n
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3、下列有关高分子结构的叙述不正确的是(C )。 A、高分子是由许多结构单元组成的 B、高分子链具有一定的内旋转自由度 C、结晶性的高分子中不存在非晶态 D、高分子是一系列同系物的混合物
6、热塑性弹性体SBS是苯乙烯和丁二烯的(C )。 A、无规共聚物, B、交替共聚物, C、嵌段共聚物, D、接枝共聚物
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7、下列四种聚合物中,链柔顺性最差的是( C)。
A CH2 CH2 n
C
CH2 CH n
CN
B
CH2 CH n
Cl
D
CH2 CH n
CH3
8、 高分子在稀溶液中或高分子熔体中呈现( C)。 A、平面锯齿形构象 B、H31螺旋构象 C、无规线团构象 D、双螺旋构象
3、构造是指聚合物分子的形状,例如线形高分子, 支化(星型) 高分子和 交联 (梯型) 高分子 等。
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4、构型是指分子中原子在空间的排列,高分子链的构型包括 旋光异构 、 几何异构 和键接异构。
5、随着聚合物的柔顺性增加,链段长度 减小 、刚性因子 减小 、无扰尺寸 减小 、特征比 减小 。
6、高分子共聚物的序列结构指两种或两种以上共聚单体在分 子中的排列,如SBS为 嵌段 共聚物,HIPS为 接枝 共 聚物。 7、构型是指分子中原子在空间的排列,如天然橡胶和古塔波 胶(反式异戊二烯)为 几何 异构,全同聚丙烯和无规聚丙烯 为 旋光 异构。
答:双烯类单体1,4加成聚合时,由于主链内双键 不能旋转,故可以根据双键上基团在键两侧排列方 式的不同,分出顺、反两种构型,称几何异构体。 凡取代基分布在双键同侧者称顺式构型,在两侧者 称反式构型。
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其中顺式的1,4—聚丁二烯,分子链与分子链之间的距离较 大,链柔性比较高,在常温下是一种弹性很好的橡胶;反式 1,4—丁二烯分子链与分子链之间的距离较小,分子链的结 构规整,链柔性差,容易结晶,在常温下是弹性很差的塑料。
4、下列四种聚合物中,不存在旋光异构和几何异构的 为(B)。 A、聚丙烯,B、聚异丁烯, C、聚丁二烯,D、聚苯乙烯
5、下列四种聚合物中,链柔顺性最好的是(C)。 A、聚氯乙烯, B、聚氯丁二烯, C、顺式聚丁二烯, D、反式聚丁二烯
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5、下列说法,表述正确的是(A)。 A、工程塑料ABS树脂大多数是由丙烯腈、丁二烯、 苯乙烯组成的三元接枝共聚物。 B、ABS树脂中丁二烯组分耐化学腐蚀,可提高制品 拉伸强度和硬度。 C、ABS树脂中苯乙烯组分呈橡胶弹性,可改善冲击 强度。 D、ABS树脂中丙烯腈组分利于高温流动性,便于加 工。
3. 均方末端距
高分子链的两个末端的直线距离的平方的平均值。
4. 全同立构
取代基全部处于主链平面的一侧或者说高分子全部 由一种旋光异构单元键接而成。
5. 无规立构
当取代基在平面两侧作不规则分布或者说不同旋光 异构体单元完全无规键接而成。
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二、选择答案
1、高分子科学诺贝尔奖获得者中,( A ) 首先把“高分子”这个概念引进科学领域。 A、H. Staudinger, B、K.Ziegler, G.Natta, C、P. J. Flory, D、H. Shirakawa
答:不能。全同立构和间同立构是两种不同的立体 构型。构型是分子中由化学键所固定的原子在空间 的几何排列,这种排列是稳定的,要改变构型必须 经过化学键的断裂和重组。单键的内旋转只能改变 构象而不能改变构象。所以通过单键的转动不能把 全同立构的聚丙烯变为“间同立构”的聚丙烯。
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2、用钴、镍和钛催化系统可制得顺式构型含量大于 94%的聚丁二烯称作顺丁橡胶,在室温下是一种弹 性很好的橡胶。而用钒或醇烯催化剂所制得的聚丁 二烯,主要为反式构型,在室温下是弹性很差的塑 料。请给出顺式和反式聚丁二烯的分子结构图,并 分析比较它们的结构与性能的差别。
8、构造是指聚合物分子的形状,如高密度聚乙烯HDPE是 线型 高分子,低密度聚乙烯LDPE是 支化 高分子,而橡 胶是交联高分子。
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四、判断题
1、通过高分子主链单键内旋转可改变聚合物的等规度。(× )
2、实际高分子链可以看作等效自由连接链。(√ )
3、高分子链段可以自由旋转无规取向,是高分子链中能够独 立运动的最小单位。(√ )
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9、下列说法,表述正确的是( D)。 A、自由连接链为真实存在,以化学键为研究对象。 B、自由旋转链为理想模型,以链段为研究对象。 C、等效自由连接链为理想模型,以化学键为研究 对象。
D、高斯链真实存在,以链段为研究对象。
10、聚乙烯树脂中,(B )是支化高分子。 A、LLDPE, B、LDPE, C、HDPE,D、交联聚乙烯
11、下列四种聚合物中,链柔顺性最差的是(D)。
A 聚乙烯,
B 聚丙烯,
C 顺式聚1,4-丁二烯, D 聚苯乙烯
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三、填空题
1、高分子共聚物的序列结构指两种或两种以上共聚 单体在分子中的排列,二元共聚物可以分为无规型、 交替型、 嵌段 型和 接枝 型共聚物。
2、结晶聚乙烯(PE)的链构象为 平面锯齿型 构象, 聚丙烯PP的链构象为H31螺旋构象,而柔性链高分 子在溶液中均呈 无规线团 构象。
4、无规聚丙烯分子链中的C-C单键是可以内旋转的,通过单 键内旋转可以把无规立构的聚丙烯转变为全同立构体,从而提 高结晶度。×( )
5、不同聚合物分子链的均方末端距越短,表示分子链的柔顺 性越好。(×)
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五、回答下列问题
1、聚丙烯中碳-碳单链是可以转动的,通过单键 的转动能否把全同立构的聚丙烯变为“间同立构” 的聚丙烯?说明理由。