文档介绍：第三节高分子聚合物材料
一、聚合物的分子结构与分子聚集态结构
(一)高分子
(二)聚合物的合成
(三)聚合物分子链的化学结构
1、链接方式
2、支链和交联
3、高分子链的立体构型
3、高分子的立体构型
因排列不同、形成不同的构型:旋光异构体和几何异构体
立体构型: 高分子中的原子或基团在空间的排列
(1)旋光异构体
对映异构
原子在空间排列、形成的两种异构体互为实物和镜象
左、右手关系、但不能重迭
COOH
C*
CH3
HO
H
COOH
C*
CH3
OH
H
乳酸分子的旋光异构
不同点:一种使偏振光左旋;另一种使偏振光右旋
旋光异构
?
两种对映异构体的物理和化学性能基本相同
左旋体(L构型)
右旋体(D构型)
不对称碳原子或手性碳原子:
与 4 个不相同的原子或基团相连的碳原子
COOH
C*
CH3
HO
H
手性碳原子
由旋光异构性结构单元构成的高分子,存在三种构型:
C
R
H
C
H
H
C
R
H
C
H
H
C
R
H
C
H
H
C
R
H
C
H
H
C
R
H
C
R
H
C
H
H
C
R
H
C
H
H
C
R
H
C
H
H
C
R
H
C
H
H
C
R
H
C
R
H
C
H
H
C
R
H
C
H
H
C
R
H
C
H
H
C
R
H
C
H
H
C
R
H
①全同立构
②间同立构
③无规立构
分子链全部由一种旋光异构单元组成:分子链被拉直时所有的取代基都位于主链的同一侧
分子链由两种旋光异构单元交替构成:取代基交替出现在主链平面的两侧
两种旋光异构单元无规地链接:取代基无规地分布在主链平面的两侧
(2)几何异构
烯烃中的双键不能自由旋转,当双键上两个碳原子分别连有两个不同的原子或基团时,原子或基团在空间不同的排列方式产生两种异构体:
顺反异构
烯烃具有的一种异构现象
C
C
=
H
H
CH3
CH3
C
C
=
H
H
CH3
CH3
例:
2 —丁烯的顺、反异构:
顺式
反式
顺式:相同原子或基团处于双键同侧;反式:处于双键两侧
例:
聚丁二烯(1、4): 丁二烯单体 1、4 加聚形成
双丁烯 1、4 分子:
聚丁二烯(1、4)
构型:全顺式、全反式、顺反兼有式
C
C
=
H
H
CH2
CH2
C
C
=
H
H
CH2
CH2
全顺式
C
C
=
H
H
CH2
CH2
CH2
C
C
=
H
H
CH2
两种表示法等价
完全规整困难
有规立构的百分比、
几何异构:全顺、全反,
规整度:
旋光异构:全同、间同
表征高分子立构的规整程度
高分子链的重复结构单元的空间立构规整
有规立构高分子:
C
C
=
H
H
CH2
CH2
C
C
=
H
H
CH2
CH2
全反式
规整度对聚合物的结晶能力影响大
4、共聚物的链结构
共聚物:两种或两种以上单体的聚合物
例:
丁苯橡胶:丁二烯和苯乙烯的二元共聚物
ABS塑料:丙烯腈、丁二烯、苯乙烯
三元聚合物
氟化乙丙烯共聚物(FEP):四氟乙烯和六氟丙烯的二元共聚物
四氟乙烯(TFE)
六氟丙烯(HFP)
二元共聚物可形成四类基本的共聚物:
无规
交替
嵌段
接枝
聚合条件和单体比例的不同
共聚对聚合物性能影响显著
第二种单体的引入,改变了结构单元间及分子间的相互作用、共聚物的性能可能与均聚物有很大差别
聚乙烯
聚丙烯
塑料
二元共聚物
橡胶
性能差别较大的两种单体的接枝共聚物和嵌段共聚物:
往往是非均相体系,各相基本保持单体均聚物的特点,整个体系可能具有良好的综合性能