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高聚物结构


-(CH2-CH2)n-
Polyethylene
(PE)
-(CH2-CH)n- CH3
Polypropylene
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(PP)
这一类高分子主要通过加成反应制备. 这一类高分子的特点: 优点: ➢ 大多数都具有好的可塑性; ➢ 通常来讲加工成型比较容易; ➢ 原料来源比较丰富,成本低; 缺点: ➢ 大多数都容易燃烧; ➢ 耐热性比较差; ➢ 容易老化;
类单体(CH2 CHR )在聚合过程中可能的键接方式有
头-头键接、尾-尾键接和头-尾键接:
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• 这种键接方式不同主要由单体性质、反应 条件和催化剂共同决定。
• 也有可能是两种方式同时出现的无规键接。 这种由结
• 构单元间的连接方式不同所产生的异构体 称为顺序异构体。
• 大多数是头-尾键接
物 的
远程结构 高分子的大小级结构
晶态、非晶态、取向态、液晶态及织态等。
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§ 3-1 高分子链的近程结构
1.结构单元的化学组成 结构单元的化学组成直接影响聚合物的分子链形态和性
质, 差别在于侧基的不同。
(1)碳链高分子:
主链全为-C-C-,加聚反应所得——碳链高分子, 如: PE、PP、PVC、PS、PB等,差别在于侧基的不同。
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(2)共聚物的序列结构 两种以上单体单元组成的共聚物,除了存在均聚物所具 有的结构因素外,又增加了平均组,单体单元的序列长 度等问题。 对共聚物来说,按其结构单元在分子链内排列方式的 不同,可分为无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物和 接枝共聚物。
i. 交替共聚(alternated)
无支化的顺式1,4-丁二烯、天然橡胶及缩聚物(聚酯、尼 龙等)。 例如无支链的聚乙烯
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这类高聚物的主要特点是,由于大分子链之间没有任何 化学键连结,因此它们柔软,有弹性,在加热和外力作 用下,分子链之间可产生相互位移,并在适当的溶剂中 溶解,可以抽丝,也可成膜,并可热塑成各种形状的制 品,故常称为热塑性高分子。
(3)元素有机高分子
主链含Si、P、Se、Al、Ti等,但不含碳原子,称为元 素有机高分子。一般具有无机物的热稳定性和有机物的弹 性与塑性。如:聚二甲基硅氧烷
CH3 CH3
-(Si-O- Si-O)n-
CH3 CH3
这一类高聚物耐热性能都比较好,但成本 比较高。
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(4)无机高分子 这种高分子主链上不含碳原子,也不含有机取代基,是
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(2)杂链高分子 主链除碳原子以外,还有其他原子,如:氧、氮、硫等
存在,同样以共价键相连接。由于主链是由两种以上的不 同原子组成,所以称为杂链高分子(hetero chain polymer)。如: PA、PET、PBT、POM、PC等,由缩聚 和开环反应制得。
-(CH2-O-)n-
纯粹由其他元素组成的高分子。如:二氧化硅、聚二硫化 硅、聚二氯一氮化磷、等。
这一类高分子由于元素的成键能力较差,通常得到的 高聚物分子量比较低,而且容易水解,强度也比较差。但 这种高聚物的耐热性、硬度非常高。
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2、结构单元键接方式
(1)均聚物结构单元顺序 键接结构是指结构单元在高分子链中的联结方式。对于单烯
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(2)支链高分子 在主链上带有侧链的高分子为支链高分子。
按支链的长短可分为短支链和长 支链,它们对高分子性能的影响 也不同。短支链使高分子链之间 的距离增大,有利于活动,故流 动性好;而支链过长则阻碍高分 子流动,影响结晶,降低弹性。 总的来说,支链高分子堆砌松散, 密度低,结晶度低,因而硬度、 强度、耐热性、耐腐蚀性等也随 之降低,但透气性增加。
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4.高分子链的构型
构型(configuration):具有不对称C原子 的分子中化学键所固定的原子在空间的几何排列。 要改变,需化学键的断裂和重排。
1)旋光异构 具有四个不同取代基的C原子(不对称C原子,
asymmetric carbon atom)在空间有两种可能的互不 重叠的排列方式,成为互为镜像的两种异构体 (isomer),并表现出不同的旋光性,称为旋光异构体。
50%的丁二烯和50%的丙烯共聚得到与天然橡胶 相近的共聚物。
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ii. 无规共聚(random)
75%的丁二烯和25%的苯乙烯共聚得到丁苯橡胶。
iii. 接枝(graft)共聚
20%的丁二烯和80%的苯乙烯接枝共聚,可以得到耐 冲击聚苯乙烯;聚丙烯晴和甲基丙烯酸磺酸钠通过接枝 共聚可以改善染色性。
Acetals (Polyether) (POM)
-(CH2-CH2-S-S)n- Polysulfone Rubber
这一类高聚物主要是通过缩合聚合或者开环聚合反应制 备。特点是耐热性和强度性能都比纯粹的碳链高聚物要高一些。 通常可以作为工程塑料。但因主链带有极性,容易水解、醇解 或者酸解。
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iv.嵌段(block)共聚
顺丁二烯(M=4104),苯乙烯(M=1.5104)通 过嵌段共聚得到热塑性丁苯橡胶,这种材料在120OC为熔 融体,可以进行注塑成型。
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3.高分子链的几何形状 高分子的性能与其分子链的几何形状也有密切关系
(1)线型高分子 这一类高分子很多,如无支化的聚乙烯、定向聚丙烯、
高聚物的结构分类
聚合物是由许多单个的高分子链聚集而成,因而其结构有 两方面的含义:(1)单个高分子链的结构;(2)许多高分子 链聚在一起表现出来的聚集态结构。可分为以下几个层次:
一级结构 结构单元的化学组成、连接顺序、

链结构
近程结构 立体构型,以及支化、交联等

二级结构 高分子链的形态(构象)以及
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3)交联高分子 高分子链之间的交联作用是通过支链以化学键连接形成
的。交联后成为网状结构的大分子,称为交联高分子。一 块交联高聚物可看作是一个“大分子”,形状也被固定下 来。 例如硫化橡胶
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交联高分子与前述两种高分子在性能上有较大的差别,因为它 成为既不溶解也不能熔融的网状结构。因此它的耐热性好,强 度高,抗溶剂力强,并且形态稳定。
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