文档介绍：高分子物理期末知识点总结
按照绿皮书章节进行总结,相关专业名词以书为主,老师所述的方式与书有出入的通常在括号内标注。
高分子链的结构
高分子的特点:
高分子是由很大数目的结构单元组成的。每一结构单元相当于一个小分子,这些结构单元可以是一种(均聚物),也可以是几种(共聚物),他们以共价键相连接,形成线型高分子、支化分子、网状分子等。
一般高分子的主链都有一定的内旋自由度,可以使主链弯曲而具有柔性。并由于分子的热运动,柔性链的形状可以不断改变。如果化学键不能做内旋转,或结构单元有强烈的相互作用,则形成刚性链而具有一定的形状。
高分子结构的不均一性是一个显著的特点。即使是相同条件下的反应产物,各个分子的分子量、单体单元的键合顺序、空间构型的规整性、支化度、交联度以及共聚物的组成及序列结构等都存在着或多或少的差异。
由于一个高分子链包含很多结构单元,因此结构单元间的相互作用对其聚集态结构和物理性能有着十分重要的影响。
高分子的聚集态有晶态和非晶态之分,高聚物的晶态比小分子晶态的有序程度差很多,存在很多缺陷。但高聚物的非晶态却比小分子液态的有序程度高。
织态结构也是决定高分子材料性能的重要因素。
高分子的结构:
高分子结构的内容可分为链结构与聚集态结构。链结构又分为近程结构和远程结构。
链结构是指单个分子的结构和形态。
近程结构包括构造与构型。构造是指链中原子的种类和排列,取代基和端基的种类,单元体单元的排列顺序,支链的类型和长度等。构型是指某一原子的取代基在空间的排列。
近程结构属于化学结构,又称一级结构。
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所采取的构象。
远程结构又称二级结构。
聚集态结构是指高分子材料整体的内部结构,包括晶态结构,非晶态结构,取向态结构,液晶态结构以及织态结构。前四者是三级结构,织态结构是更高级的结构。
聚合度:高分子链中的结构单元的数目称为聚合度。
高分子按主链组成结构分类:
分子主链全部由碳原子以共价键相连结的碳链高分子。
分子主链由两种或两种以上的原子如氧、氮、硫、碳等,以共价键相连结的杂链高分子。
主链中含有硅、磷、锗、铝、钛、砷、锑等元素的高分子称为元素高分子。(具有无机物的热稳定性和刚性)
键接结构是指结构单元在高分子链中的链接方式,是影响性能的重要因素之一。聚合过程中可能的键接方式有头-头(尾-尾)连接和头-尾连接。
有结构单元之间的连接方式不同而产生的异构体称为顺序异构体。
共聚物的结构按其连接方式可分为:交替共聚物、无规共聚物、嵌段共聚物与接枝共聚物。
高分子链的构型
构型是指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。构型不同的异构体有旋光异构体(光学异构体)
和几何异构体。旋光异构体由不对称碳原子(手性碳原子)引起。几何异构体由双键两侧基团排列方式不同而引起
立构规整结构:聚合物链节单元的有规律排列所形成的链或链段的结构特征。
定向聚合:能制得立构规整结构聚合物的聚合过程也称为有规立构聚合。
如果高分子全部由一种旋光异构单元(手性中心)键接而成,称为全同立构。
如果高分子由两种旋光异构单元交替键接而成,称为间同立构。
两种旋光异构单元完全无规键接时,称为无规立构(非立构规整排列结构)。
结构的规整性越好,材料强度越高、熔点越高。材料的聚集态结构越趋向于晶态。
交联结构:高分子链之间通过支链联结成一个三维空间网型大分子时即成为交联结构。
★高分子链的柔顺性★重点!!!
高分子柔顺性的成因——高分子内碳碳单键的内旋转。
由于单键内旋转而产生的分子在空间爱你的不同形态称为构象。
单键内旋所导致的不同构象的分子称为内旋异构体。
顺式结构和反式结构之间存在的位能差称为内旋位垒。内旋位垒的存在是高聚物具有高弹性的证明。相同结构时主链增长,取代基数目增加和极性基团的增加都会是内旋位垒增大。
高分子链能改变其构象的性质称为柔顺性。这是高分子许多性能不同于低分子物质的主要原因。
静态柔顺性:高分子链处于“自由”状态时具有的改变构象的能力。链段长度与高分子长度之比很小时高分子才具备静态柔顺性。
动态柔顺性:高分子链处于外界条件影响下从一种平衡态过渡到另一种平衡态的速度。
高分子柔性的决定因素:一、结构因素;二、温度,溶剂,外力,时间等外部因素。
结构因素:
主链结构:
对于碳链高分子,不饱和碳链高分子比饱和碳链高分子柔性好。(双键不能旋转,且连在双键上的原子或基团数目较单键少,使那些原子或集团的排斥力减弱,以致双键邻近的单键的内旋位垒减少)
主链含有苯环的高分子和含有共轭双键的高分子柔顺性差。(共轭双键的高分子链不能旋转)
对于杂链高分子,柔性如下:
Si-O(硅橡胶)> C-N(尼龙)>