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【知识要点】23广工《835材料科学基础》考研知识:高分子...

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广工引路人 发表于 2022-8-30 09:40:59 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
 
授课研究生
22 级拟录取 D 学姐:初试成绩:360+,专业课:125+,初试排名:前十。本科期间连续三年获得优秀学生奖学金。对于 835 材料科学基础,有着扎实的基础,对专业知识理解透彻,并且总结了一些做题技巧。

高分子链
1.高分子结构包括高分子链结构和聚集态结构两方面。链结构又分为近程结构和远程结构。近程结构包括构造与构型。"构造"是研究分子链中原子的类型和排列,高分子链的化学结构分类,结构单元的键接顺序,链结构的成分,高分子的支化、交联与端基等内容;"构型"是研究取代基围绕特定原子在空间的排列规律。

近程结构属于化学结构,又称一次结构。远程结构又称二次结构,是指单个高分子的大小与形态、链的柔顺性及分子在各种环境中所采取的构象。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、液晶态结构及织态结构,其中,前四种是描述高分子聚集体中分子间是如何堆砌的,又称三次结构;而织态结构是指不同分子之间或高分子与添加剂分子之间的排列或堆砌结构,又称高次结构。
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2.人们通过长期的实践和研究,证明了高分子是链状结构。通常的合成高分子是由单体通过聚合反应(加聚反应或缩聚反应)连接而成的链状分子,称为高分子链,高分子链中的重复结构单元的数目称为聚合度。高分子链的化学组成不同,高分子的化学和物理性能也不同。按结构单元的化学组成不同,高分子可分为碳链高分子,杂链高分子,元素高分子,以及梯形和双螺旋形高分子等类型。下面介绍一些常用的高分子链结构单元:
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以上这些高分子均属碳链高分子类型,其分子链全部由碳原子以共价键相连接而成的,它们的结构差别仅在于侧基不同。它们大多由加聚反应制得,不易水解,而且,除聚四氟乙烯外都是典型的热塑性塑料,它们可以制成薄膜、片材、各种异型材及纺丝。

3.这类高分子是常见的橡胶材料。前两者属碳链高分子,聚 1,4-丁二烯为合成橡胶,也称丁苯橡胶;聚异戊二烯为天然橡胶;而聚二甲基硅烧为有机硅橡胶,属元素高分子类型,其主链不含碳原子,而是由硅和氧组成,侧基含有有机机团。
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4.高分子链的几何形态是由单体分子的官能度所决定的,而所谓的官能度是指在一个单体上能与别的单体发生键合的位置数目。

5.一般高分子都是线型的,分子长链可以蜷曲成团,也可以伸展成直线,这取决于分子本身的柔顺性和外部条件。如聚乙烯是典型线性链状结构,每个单体新分子连接于链节之上时,可以有两种位置,即是双官能的。具有双官能度的单体只能形成链状结构。线型高分子的分子间没有化学键结合,在受热或受力情况下分子间可相互滑移,所以线型高分子可以溶解,加热时可以熔融,易于加工成形。

6.线型高分子如果在缩聚过程中有三个或三个以上官能度的单体或杂质存在,或在加聚过程中,有自由基的链转移反应发生,或双烯类单体中第二个双键的活化等,都可能生成支化的或交联的高分子。支化高分子也能溶解在合适的溶剂中,加热时可熔融,但支链的存在对其聚集态结构和性能都有明显的影响。高分子链之间通过支链连接成一个三维空间网状大分子时即为网状交联结构。交联与支化有质的区别,它不溶不熔,只有当交联度不太大时能在溶剂中溶胀。热固性树脂、硫化橡胶、羊毛和头发等都是交联结构的高分子。

7.均聚物结构单元的键接方式:头-头键接、尾-尾键接、头-尾键接。

8.由两种或两种以上单体单元所组成的高分子称为共聚物。对于共聚物来说,除了存在均聚物所具有的结构因素以外,又增加了一系列复杂的结构问题。以二元共聚物为例,按其连接方式可分为交替共聚物、无规共聚物、接枝共聚物及嵌段共聚物。

9.高分子链的构型:链的构型是指分子中由化学键所固定的几何排列,这种排列是稳定的,要改变构型必须通过化学键的断裂和重组。构型不同的异构体有旋光异构和几何异构两种。

10.高分子的大小:对化合物分子大小的量度,最常用的是相对分子质量。对于某一个低分子来说,其相对分子质量是一个明确的数值,并且各个分子的相对分子质量都相同。然而高分子相对分子质量不是均一的,实际上,它是由结构相同、组成相同但相对分子质量大小不同的同系高分子的混合物聚集而成的。高分子的这种特性称为多分散性。因此讨论一个高分子的相对分子质量是多大并没有意义,只有讨论某一种高分子的平均相对分子质量是多少才有实际意义。高分子的平均相对分子质量是将大小不等的高分子的相对分子质量进行统计,用所得的平均值来表征的。

11.影响高分子链柔性的因素:
高分子链能够改变其构象的性质称为柔性。
(1)主链结构的影响:主链结构对高分子链刚柔性的影响起决定性作用。
(2)取代基的影响:取代基团的极性、取代基沿分子链排布的距离、取代基在主链上的对称性和取代基的体积等,对高分子链的柔性均有影响。取代基的极性越小,作用力也越小,势垒也越小,分子越容易内旋转,所以分子链柔性越好。
(3)交联的影响。

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