（2）高性能、功能高分子研究
➢ 耐热高分子材料：碳纤维、氟高分子、 ➢ 高 强 高 模：聚乙烯 ➢ 功能高分子：光致导电、光致变色 ➢ 仿生高分子：人体胚器
（3）高分子应用基础和基础理论的研究
改性方法 聚合反应引发体系 聚合理论、反应机理、聚合方法 新类型聚合物合成
高分子设计理论
5.1 高分子的层次结构
受阻 内旋
从整体来看，高分子如一根摆动的绳子，它 是由若干可运动的链段自由连接而成，各链 段可做相对独立的运动，不像单键内旋转那 样受到键角的限制，也就是说高分子链中任 何一个单键内旋转必须牵动前前后后的链节， 这受到牵动的若干链节组成部分可以看作是 主链上能够独立运动的小单元。
蛋白质大分子空间结构 示意图
二级结构
二级结构
三级结构
5.2 高分子的二次结构
回顾
相对分子质量及相对分子质量分布：
高分子的相对分子质量很大，而且每一 个大分子中结构单元数都是不同的，这 就是高分子的一大特点，相对分子质量 具有多分散性。 讨论一个高分子的相对分子质量是无意 义的，它是建立在统计学基础上的，所 以讨论某种聚合物的平均相对分子质量 才有意义
3 高分子工程学 高分子的生产工艺 高分子产品的成型
高分子科学把合成、结构、性能和应 用这四方面的研究用“四角关系”表 示：
合成
结构
应用
性能
高分子科学的发展方向
（1）对重要通用高分子的改进，提高其 使用性能和附加值。
化学共聚、交联、大分子基团反应 物理共混、增强、增塑、复合 差别化 高分子复合材料
高分子链之间堆聚在一起可以有许多 形式，可以是完全无规的无定形结构， 也可以是有规的结晶，甚至二重螺旋 结构，更多的为半结晶结构。 高分子的聚集态结构称为三次（级） 结构 ——聚集态结构 （ 它强烈的受二次结构的影响）
高聚物结构的特点（与小分子相比）
①高分子的链式结构：高分子是由很大数目 （103—105 数量级）的结构单元组成的。
乙烯基聚合物主要是头-尾连接，少量头 -头和尾-尾。
例如：—尾 ❖ 尾—尾 ❖ 头—头
2、立体异构
大分子结构单元内的取代基可能有不 同的排列方式，形成立体异构。 包括: 等规（全同）
间规（间同） 无规立构。
3、顺反式结构
主链中含有不饱和键时，可以出现 顺式和反式结构。
高分子链能以不同程度卷曲的特性称为柔性。
高分子无规线团的形态示意图
a 无规线团
b 含支链
高分子的柔性是高聚物特有的属性，柔性是橡胶 弹性的根本，也是决定分子形态的主要原因，柔 性对高聚物的力学性能有很大的影响 。
高分子之所以具有柔性，根本原因 是高分子链能够绕单键内旋转。
二、内旋转
C—C 单 键是由σ 电子组成 的σ键， 其电子云 分布是轴 向对称的
顺式1，4-聚丁二烯 反式1，4-聚丁二烯
（橡 胶）
（塑 料）
4、支链（branched chain）—— 支化高分子（接枝高聚物）
长支链、短支链、树枝支链
LDPE（低密度聚乙烯）比 HDPE（高密 度聚乙烯）的大分子链含有较多的支链。
5、交联（crosslinking）
高分子链之间通过支链连接成一 个三维网状体型分子称为交联结构。
5 聚合物的结构
1 高分子化学领域的研究目标：
– 创造新物质及提高已有物质的性能。 –
高分子化学具体的研究思路：
– 研究高分子化合物的分子设计及合成； – 研究高分子合成、改性的新聚合反应、新 – 聚合方法；
2 高分子物理 高分子的表征 高分子化合物的物理性质 高分子化合物结构与性能之间的关系
一、高分子的化学结构（一次结构）：一次
结构的研究仅限于一个大分子内一个结构单元和
几个结构单元之间的关系，所以也称为近程结构
高分子化学结构的多重性，包括：
1、结构单元的连接形式
2、立体异构
3、顺反式结构
4、支链 5、交联
单个大分 子的结构单
元
1、结构单元的连接形式
聚合物的序列结构：指聚合物大分子结 构单元的连接方式。
可以想象一根高分子链 有许多单键，而且运动 起来一个牵动一个，如 整个链上的所有单键同 时旋转，而且旋转速度 相当快的，那高分子在 空间的构象可以说有无 穷多个。
实际当中，碳原子上总要带有其它的原子或基
团，这些非键合原子之间，存在着不同的吸引
力和排斥力，使内旋转受到了不同程度的阻力，
要旋转就要消耗一定的能量来克服这些阻力， 因此内旋转不是完全自由的。
相对分子质量分布宽的，表示分子大小很不均一，相对分 子质量分布窄的，表示分子大小较均一。它表明了聚合物 同系物中各个组分的相对含量与相对分子质量的关系它可
以说明高分子的平均大小，还说明分子的分散程度
相对分子质量微分分布曲线
一、 柔(顺）性
高分子是由无数个 C—C 原子通过共价 单键连接而成的一个长链结构。 一般来说它的直径为零点几个纳米，而 长度为几百至几万纳米。这样长的链可 以比拟成一根直径为 lmm ，长度为几 十米的钢丝，如果它的两端不被施加外 力，就很难保持成直线形状，一定要卷 曲成团。
二、高分子的二次和三次结构
高分子主链中常有单键，如（C-C单 键），单键的旋转使高分子链的构象发 生变化，当完全伸展时为锯齿状，也可 以是无规缠结的柔软线团、折叠链或螺 旋状等。
主要指单个分子链的构象结构（单个高 分子在空间的几何形状）称为二次结 构 —— 远程结构。包括高分子的大小 （相对分子质量及相对分子质量分布）
②高分子链的柔顺性：高分子链的内旋转，产生非 常多的构象（如：DP=100的PE，构象数1094），可 以使主链弯曲而具有柔性。
③高分子结构具有多分散性，不均一性。
④高分子聚集态结构的复杂性：晶态、非晶态、取 向态；折叠链晶、伸直链晶等。其聚集态结构对 高分子材料的物理性能有很重要的影响。
小结
层次结构： 一次结构 —— 近程结构 二次结构 —— 远程结构 三次结构 —— 聚集态结构
C—C 单键内旋转示意
三、构 象
C—C单键的内旋转引起原子在空间位 置上的变化，使分子在空间处于各种不 同的状态，这称为“构象”，也即是 C—C单键的内旋转异构体。
乙烷分子中氢原子在空间的不同排布
a 叠同式
b 交叉式
由于键的旋转永不停息，其构象也在不断变化， 如乙烷分子27℃时每秒变化可达1011~1012次， 显然这种旋转异构体是不能分离的。