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1、 第三章 高分子材料的结构高分子材料概述高分子链的结构及构象高分子的聚集态结构高分子材料的性能和结构第一节 高分子材料概述 高分子化合物（聚合物或高聚物）： 有一种或多种简单低分子化合物聚合而 成的相对分子质量很大的化合物。高分 子化合物具有较好的强度、塑性和弹性 等力学性能。一、高分子材料的基本概念高分子材料是以有机高分子化合物 为主要组分的材料。包括人工合成的和 天然的两大类。聚合度：高分子化合物的大分子链 是由大量链节连成的。大分子链中链 节的重复次数。聚合度反映了大分子 链的长短和相对分子质量的大小。 官能度：在一个单体上能和别的单 体发生键合的位置的数目。但分子的 官能度决定了高分子
2、的结构。上页下页单体：凡是可以聚合生成大分子链的低 分子化合物。单体也就是合成聚合物的 起始原料，是化合物独立存在的基本单 元，是单个分子存在的稳定状态。如聚 乙烯的单体是乙烯。链节：大分子链中的重复结构单元。即 为聚乙 烯分子链的链节。链节的结构和 成分代表了分子化合物的结构和成分多分散性：高分子化合物中各个分子 的相对分子质量不相等的现象。多分散 性在低分子化合物中是不存在的，它是 高分子化合物的一大特点。高分子化合 物的多分散性决定了它的物理和力学性 能的大分散度。数均相对分子质量重均相对分子质量平均相对分子质量：上页下页小结高分子材料的主要组分是有机高分 子化合物。而高分子化合物则是由
3、一种 或多种单体，通过聚合反应形成的相对 分子质量很大的化合物。由于高分子化 合物的相对分子质量存在多分散性，故 通常用以数量或质量为基础的平均相对 分子质量表示。下页上页二、高分子材料的合成 高分子化合物的合成是指把低分子 化合物聚合起来形成高分子化合物的 过程。其所进行的反应称为聚合反应 。聚合反应加聚反应：指由一种或多种 单体相互加成而连接成聚合 物的反应。 缩聚反应：单体指由一种或 多种相互混合而连接成聚合 物，同时析出某种低分子物 质的反应。下页上页三、高分子材料的分类 分类类的原则则类类型特征或举举例按高聚物来源 天然高聚物如天然橡胶、纤维纤维 等 人造及合成高聚物如聚乙烯烯等 按
4、聚合反应应的 类类型不同加聚高聚物如聚烯烃烯烃 等 缩缩聚高聚物如酚醛醛、环环氧高聚物按高分子的几 何结结构线线型高聚物高分子为线为线 型或支链链 型结结构 体型高聚物高分子为为网状或体型 结结构按高聚物的热热 行为为热热塑性高聚物线线型(或支链链)分子结结 构，可熔可溶 热热固性高聚物体型(或网状)分子结结 构, 不熔不溶下页按高聚物 的工艺艺性 质质塑料有固定形状、热稳热稳 定性与机 械性能 橡胶具有高弹弹性，可作弹弹性及密 封材料 纤维纤维单丝单丝 强度高，可用作纺织纺织 材 料 涂料涂布于物体表面，可以形成 坚坚固的防护护膜 胶粘剂剂能将两种物质质粘接在一起， 形成牢固的物质质按高聚物
5、 的主链结链结 构碳链链高聚物CCC杂链杂链 高聚物CCC；CCN 元素有机高聚物OSiOSiO下页返回第二节 高分子链的结构及构象 高分子结构的层次高 聚 物 结 构高分子链结构高分子聚集态结构远程结构结构单元化学组成 结构单元键接方式 结构单元空间立构 支化与交联 结构单元键接序列近程结构高分子链尺寸 高分子链的形态聚合物非晶态结构 聚合物晶态结构 高分子液晶结构 聚合物取向结构 聚合物多向结构高分子链结构单元化学组成高分子链结构链接方式碳链高分子：C C C C C杂链高分子：C C O C C 元素有机高分子：O SiOSi O头尾连接 头头连接 尾尾连接高分子链结构单元空间构型合同立
6、构间同立构 无规立构下页上页高分子链的几何形状 支化指链状高分子上出现分支。 交联指链状高分子之间联接成网络。下页上页高分子链的构象及柔顺性构象由于绕CC单键内旋转而成的 空间排列。 柔顺性有构象变化获得不同卷曲程度 的特性。 第三节 高分子聚集态结构 聚合物晶态结构缨壮胶束结构 折迭链结构下页返回上页下页上页玻璃化温度Tg:当一块玻璃冷却到熔点 温度以下时,在某一温度范围内它仍是塑 性的,但冷却到某个温度时，发生玻璃硬 化，此温度即Tg.聚合物非晶态结构无序结构 局部有序结构聚合物的结晶度与玻璃化温度Tg: 1、结晶度线型、支化型和交联少的网状高 分子聚合物固化时可以结晶，但由 于分子链运动
7、较困难，不可能完全 的结晶。所谓结晶度就是结晶的程 度。 2、分子结构对结晶能力的影响线型聚合物的结晶能力受分子 结构等因素的影响：（1）结构简单、规整性高、对称性 好的高分子容易结晶。（2）等规聚合物结晶能力强。（3）缩聚物都能结晶。（4）高分子链的支化不利于结晶。下页上页返回第四节 高分子材料的性能与结构一、高分子材料的主要性能特点 （1）弹性模量和强度都较低，它的力学 性能对温度和时间的变化十分敏感，在 室温下就有明显的蠕变和应力松弛现象 。 （2）从液态凝固后多数呈非晶态，加热 到Tg以上温度时，先后发生皮革状、橡 胶状的粘弹性变形，温度再高则发生粘 性流动，材料可在此温度内加工成型。
8、下页上页下页（3）高分子材料的主要弱点是容易 老化。老化的原因主要是分子链的结 构发生了降解和交联。内在因素主要 是化学结构、分子链结构和聚集态结 构中的各种弱点。对于橡胶是变脆、 龟裂、变软和发粘；对于塑料是褪色 、失去光泽和开裂。下页上页高分子材料热塑性材料 热固性材料 橡胶热塑性材料：具有线型结构，故具 有较好的弹性、塑性，易于加工成 型和反复使用。热固性材料：由于成型时线型分下页上页橡胶：由于在成型分子链间形成了 少量交联，因而具有较高的弹性。子链间产生严重交联而形成了三维 网状结构，因而具有较高的硬度和 弹性模量，但弹性低，脆性大，材 料不能进行塑性加工和反复使用。下页上页三、改变高分子材料性能的途径 1、改变结晶度。 2、改变侧基的性质。 3、改变主链的结构。 4、共聚：是由两种或两种以上的单 体参加聚合而形成聚合物的反应。 5、拉拔强化。下页上页返回本章首页课间休息返回目录退出系统返 回返 回返 回返 回返 回
