华南师范大学材料科学与工程教程第三章 高分子材料的结构.ppt

3/26/2017 1第三章高分子材料的结构 3/26/2017 2 一、高分子材料概述 1、高分子材料的概念主要组分:有机高分子化合物人工合成高分子:塑料、合成橡胶、合成纤维……. 天然高分子:淀粉、羊毛、纤维、天然橡胶……英文的“高分子”主要有两个词,即 polymer (可译作聚合物或高聚物)和 macromolecule (可译作大分子)。前者通常是指有一定重复单元的合成产物,一般不包括天然高分子; 后者指分子量很大的一类化合物,包括天然和合成高分子,也包括无一定重复单元的复杂大分子。 3/26/2017 3 ?高分子化合物: 由一种或多种简单低分子化合物聚合而成的相对分子质量很大的化合物,又称为聚合物或高聚物。?判别高分子化合物与低分子化合物分子量: 5000 可作为分界线; 特性:较好的强度、塑性和弹性(高分子) 3/26/2017 4 ?高分子化合物的描述 :构成高分子骨架结构,以化学键结合的原子集合。最常见的是碳链,偶尔有非碳原子夹入,如杂入的 O、S、N等原子。 :连接在主链原子上的原子或原子集合,又称支链。支链可以较小,称为侧基;可以较大,称为侧链。 :通常将生成高分子的那些低分子原料称为单体。 :组成高分子链的基本结构单元,通常与形成高分子的原料相联系,所以称单体单元。 :又叫链节,是高分子中重复出现的那部分,高分子的结构式常用表示, n为链节的数目。 : 聚合物分子中,单体单元的数目叫聚合度。聚合度常用符号 DP(Degree of Polymerization) 表示,也可用 x或P表示。 3/26/2017 5 聚乙烯分子链队列是高分子链小孩是一个单体单元单体单元在这里也是重复单元或链节小孩的数目就是聚合度 3/26/2017 6 7. 官能度一个单体上能与别的单体发生键合的位置数目。双官能度单体,只能形成链状结构; 三官能度单体,可形成三维网状结构; 单官能单体,可作为链聚合的终止剂; 8、多分散性高分子化合物中各个分子的相对分子质量不相等的现象。是高分子化合物的一大特点。 9、平均相对分子量数均相对分子质量重均相对分子质量 N iM i/ ?N i? M n=M w= N iM i 2/?N iM i式中, i=1 ~∞,N i 代表相对分子质量为 M i 的分子在聚合物中的分子数。 3/26/2017 7 例题设有一聚合物样品,其中相对分子质量为 10 4的分子有 10mol ,相对分子质量为 10 5的分子有 5mol ,请分别计算其数均相对分子质量和重均相对分子质量。解:分别利用上面二式代入相关数据计算各种平均相对分子质量 M n= (10 × 10 4+5× 10 5 ) / (10 + 5) =4× 10 4 M w= [10 × (10 4) 2+5× (10 5) 2 ] / (10 × 10 4+5× 10 5 ) = × 10 4◆由此结果可见,聚合物中含有的低相对分子质量部分对数均相对分子质量影响较大,而高相对分子质量部分则对重均相对分子质量影响较大。◆一般情况下,用来表征聚合物比更恰当,因为其性能更多地依赖于较大的分子。 M n M w 3/26/2017 8 关于分子量?据说世界上平均每隔 5分钟就会合成出一个新的化合物,可见现在世界上化合物品种是数不胜数?这么多的大大小小的化合物,其分子量一定是杂乱无章? ?其实大多数化合物的分子量都集中在 130 附近!分子量在 500 以上的化合物是非常少的?高分子的分子量通常在 1万以上,也就是说高分子比普通化合物的分子量大出几百乃至成千上万倍。高分子化合物之所以具有许多独特的性质,最重要的原因是分子量大。 3/26/2017 9 烷烃的分子量与性质之间的关系就能很好地说明这个问题(表 1-2) 。从甲烷到丁烷是气体,戊烷以上是液体,十几个碳的烷烃是半固体或固体,就是通常的凡士林或石蜡。当碳数增加到 2000 以后,就成了聚乙烯,是一种强韧的固体,这是由于高分子之间总的相互作用力非常之大,甚至超过碳-碳之间的化学键力,所以高分子有很大的强度,而且不能象小分子那样能气化或蒸发,高分子没有沸点。 n分子量性状名称用途 1 16气体,沸点-162 ℃甲烷天然气,用于都市燃气等 6~8 86~114 易挥发液体,沸点 90~120 ℃石油英溶剂 18~22 254~310 半固体,油脂状, 沸点 300 ℃以上凡士林医药、化妆品等 20~30 282~422 固体,熔点 45~60 ℃石蜡蜡烛等蜡制品 2000~20000 28000~280000 强韧的固体,熔点 110~137 ℃聚乙烯薄膜等的分子量与性质 3/26/2017 10 ?对于高分子的强度等物