第五章 高分子材料-课件（PPT演示稿）.ppt

高分子材料的发展萌芽:19世纪后期和20世纪初。当时天然橡胶由异戊二烯,纤维素和淀粉由葡萄糖,蛋白质由氨基酸组成的确立,使高分子的长链概念获得了公认,由此发展出了高分子的思想。创立时期:20世纪3、40年代。新的聚合物单体不断出现,具有工业化价值的高效聚合方法不断产生,加工方法及结构性能不断完善。确立时期:20世纪50年代高分子材料得到了迅速的发展,现已成为与金属、陶瓷一起并列为三大最重要的材料。 高分子链结构高分子结构通常分为链结构和聚集态结构两个部分。链结构又可分为近程和远程结构。近程结构属于化学结构,也称为一级结构。远程结构也称为二级结构,聚集态结构称为三级结构。1、近程结构(1)高分子链的组成高分子链是由单体通过加聚或缩聚反应连接而成的链状分子。高分子链的组成包括构成大分子链的化学成分、结构单元的排列顺序、分子链的几何形状、高聚物分子质量及其分布。高密度聚乙烯结构为链型,是高分子中分子结构最为简单的一种,它的单体是乙烯,重复单元即结构单元为CH2CH2,称为链节,n为链节数,亦为聚合度。聚合物为链节相同、聚合度不同的混合物,这种现象叫做聚合物分子量的多分散性。对于结构不对称,形成高分子链时可能有三种不同键接方式:(2) 高分子链的形态高分子链可以按其几何形状分为以下三种:①线型分子链;②支链型分子链③体型分子链(3) 高分子链的构型聚合物链的立体异构分为三种①全同立构:全部由一种旋光异构单元链接;②间同立构:由两种旋光异构单元交替链接;③无规立构:两种旋光异构单元完全无规链接几何异构:由于聚合物内双键上的基团在双键两侧排列的方式不同,分为顺式和反式构型。2、远程结构(1)相对分子质量和聚合度远程结构包括分子的大小与形态,链的柔顺性及分子在各种环境中的构象。相对分子质量是高分子大小的量度,只有统计意义,只能用统计平均值来表示。分子量具有多分散性。聚合度也是表征高分子大小的参数,它是指高分子中所含的重复单元的数目,其值与分子量成正比。聚合度也具有统计平均意义。高分子链的构象:单键内旋转引起的原子在空间占据不同位置所构成的分子链的各种形象。高分子链的柔顺性:高分子由构象变化获得不同卷曲程度的特性。高分子链的柔顺性与单键内旋转难易程度有关。大分子链柔顺性越大链段越短,柔顺性越小链段越长。高分子链的柔顺性是高聚物许多性能不同于低分子物质的主要原因。(2) 高聚物分子间的相互作用力聚集态结构是指聚合物本体中分子链之间的排列和规程结构,包括晶体结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构等有关高聚物材料中分子的堆积情况。分子间的相互作用力是高分子的聚集力。高分子链是由许多原子以共价键连接而成,这种共价键力称为主价力;而高分子链之间的荡德华力和氢键力为次价力。分子间的作用力对聚合物的物理性能和聚集状态有很大的影响。内聚能或内聚能密度可表征大分子链间的作用力。内聚能是1mol分子聚集在一起的总能量,它等于使1mol的液体汽化或固体升华,使原来聚集在一起的分子分开到彼此不再相互作用的距离时所需要的总能量。 晶态高分子的结构特点根据分子在空间的排列的规整性可将高聚物分为结晶型、部分结晶型和非晶态三类通常线型聚合物在一定条件下可以形成晶态或部分晶态,而体形聚合物为非晶态。通常结晶度越高,分子间作用力越强,高分子化合物的强度、硬度、刚度和熔点越高,而热性和化学稳定性也越好,而与链有关的性能如弹性、伸长率、冲击强度则越低。聚合物的结晶度一般为30%~90%。特殊情况下可达98%。