第一章鏈結構——第02講 高分子鏈的結構

1、1,第一章 高分子的鏈結構,Polymer Chain Structure,2,主要內(nèi)容,高分子鏈的結構是指單個高分子鏈的結構與形態(tài),包括兩個結構層次上的內(nèi)容:一次結構(近程結構): 是構成的最基本微觀結構，包括其組成和構型。（可以理解為與鏈節(jié)有關的結構）二次結構(遠程結構): 大分子鏈的空間結構(構象)以及鏈的柔順性等。（可以理解為與整條鏈有關的結構）,3,Chemical composition 化學組成,Configur

2、ation 構型,Architecture 構造,Sequential structure 共聚物的序列結構,,Microstructure高分子的結構(近程結構),Size 分子大小,Shape 分子形態(tài),Morphology高分子的形態(tài)(遠程結構),,Polymer chain structure 高分子鏈結構,The microstructure and morphology of single polym

3、er chain. 單個高分子鏈的結構和形態(tài)。,4,結構單元的化學組成高分子鏈的構型分子構造共聚物的連接序列,1.1  高分子鏈的近程結構,5,以聚氯乙烯為例( Polyvinyl Chloride – PVC),,,,,聚合度,,1.1.1 結構單元的化學組成,結構單元,主鏈,側鏈基團或取代基,The Chemical Structures of some Polymers,聚丙烯PP Po

4、lypropylene,聚異丁烯　PIB Polyisobutylene,聚丙烯酸　Polyacrylic acid,聚甲基丙烯酸甲酯　PMMAPoly (methyl methacrylate),,,,,聚醋酸乙烯酯　PVAc Polyvinyl acetate,聚乙烯基甲基醚PVMEPolyvinyl methyl ether,,聚丁二烯　　PB Polybutadiene,聚異戊二烯　PIP Polyi

5、soprene,,,,聚氯乙烯 PVC Polyvinyl Chloride,,聚偏二氯乙烯　　PVDCPolyvinylidene Chloride,聚四氟乙烯 PTFE Polytetrafluoroethylene Teflon,聚丙烯腈 PAN Polyacrylonitrile,聚甲醛 POM Polyformaldehyde,,,,,聚己二酰己二胺 Polyhexamethylene

6、adipamide Nylon6-6,聚氧化乙烯 PEO Polyethyleneoxide,,,聚己內(nèi)酰胺 Poly(?-caprolactam) or caprone i.e Nylon 6,聚?-甲基苯乙烯 Poly(?-methyl) styrene,,,聚苯醚 PPOPolyphenylene oxide, or Polyphenylene ether,,聚對苯二甲酸乙二酯 PET

7、 Polyethylene terephthlate,,聚碳酸酯 PC Polycarbonate,,聚醚醚酮 PEEK Polyether ether Ketone,聚對苯二甲酰對苯二胺 PPTA Kevlar Poly(p-phenylene-terephthalamide),,,聚酰亞胺 Polyimide,,聚四甲基對亞苯基硅氧烷 TMPS Poly(tetramethyl p-sil

8、phenylene) siloxane,聚二甲基硅氧烷 Polydimethyl silioxane or ‘silicon rubber’,,,13,Composition of Polymer Chain（只看主鏈）,碳鏈高分子 Carbon chain polymerPE, PP, PS, PVC雜鏈高分子 Hetero-chain polymerPET, PA66元素高分子 Elementary chain pol

9、ymer元素有機高分子: 側基為有機基團無機高分子: 側基不為有機基團端基 End Group,1.1.2 高分子鏈的構型,構型（configuration）: 是指分子中由化學鍵所固定的原子在空間的排列。要改變構型，必須經(jīng)過化學鍵的斷裂與重組。構型不同的異構體有：旋光異構體（立體異構體）和順反異構體（幾何異構體）結構單元鍵接順序不同所造成的鍵接異構有時也歸于構型的范疇。,15,旋光異構,旋光異構高分子是否必定有旋光性？,

10、內(nèi)、外消旋作用，所以無旋光性; 但有些生物高分子具有旋光性,對高分子來說，關心不是具體構型(左旋或右旋)，而是構型在分子鏈中的異同，即全同(等規(guī))、間同或無規(guī)。,,,16,Isotactic 全同立構,Atactic 無規(guī)立構,Syndiotactic 間同立構,,高分子全部由一種旋光異構單元鍵接而成。分子鏈結構規(guī)整，可結晶。,兩種旋光異構單元交替鍵接而成。分子鏈結構規(guī)整，可結晶。,兩種旋光異構單元無規(guī)鍵接而

11、成。分子鏈結構不規(guī)整，不能結晶。,等規(guī)度(tacticity): 全同或間同立構單元所占的百分數(shù),幾何異構,主鏈上有雙鍵,,,,p鍵,,s鍵,Poly(1,4-butadiene),cis-順式,trans-反式,In Latin, trans means “on the other side” ; and cis in Latin means “on the same side”,,19,1.1.2.3 鍵接異構,頭-尾鍵接hea

12、d-to-tail structure,頭-頭鍵接或尾-尾鍵接head-to-head or tail-to-tail structure,,,20,,,二烯類單體聚合時可能的構型,,,,,,21,,,,Head-to-tail,Head-to-head,,聚乙烯醇縮甲醛(維尼綸),Experimental methods to observe the configuration of polymer,X-Ray Diffracti

13、on(XRD),Nuclear Magnetic Resonance(NMR),Infrared Spectrum(FT-IR),,,,,,X-ray,NMR- Nuclear Magnetic Resonance,25,Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR),1.1.3 分子構造 (Architecture),線形高分子,支化高分子,交聯(lián)或網(wǎng)狀高分子,星形高分子,27,,環(huán)

14、狀高分子,polycatenanes,“假高稀”( 又稱“擬高稀”) ( pseudo high dilution) 這種重要的技術手段就被應用到環(huán)狀低聚物的合成之中,它是一種通過滴加反應物溶液的方法使正常濃度的反應條件下擬造出高稀反應條件的一種技術。,28,,分子項鏈,可以進一步轉(zhuǎn)化為聚合物管(polymer tube),a-環(huán)糊精,29,,梯形聚合物(ladder polymer),,片型聚合物(sheet polymer),30

15、,,樹枝狀聚合物(Dendrimer),超枝化聚合物(hyperbranched polymer),Table Comparison of three types of Polyethylene,Ultra-high molecular weight polyethylene – UHMWPE 超高分子量聚乙烯Linear low density polyethylene LLDPE 線型低密度聚乙烯,1.1.4 共聚

16、物的序列結構,統(tǒng)計(無規(guī)）共聚物 Statistical (Random) copolymer Poly(A-ran-B),交替共聚物 Alternating copolymer, Poly(A-alt-B),— A—B—A—A—B—A—A —A—B—B—A— B—,— A—B—A—B—A—B—A —B—A—B—A— B—,嵌段共聚物 block copolymer Poly(A-block-B),接枝共聚物 graf

17、t copolymerPoly(A-g-B),— A—A — A—A—B — B—B—A—A — A—,ABS: Acrylonitrile-Butadiene-Styrene,耐油性, 高拉伸強度和硬度Chemical resistance, high tensile strength and hardness,彈性和高抗沖擊性能Rubberlike elasticity. High impact resistance,良好的