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            高聚物的分子結構與超分子結構

            2019/05/14 16:50
            導讀: 高聚物的分子結構與超分子結構 對高聚物結構的研究是高聚物科學領域的一個重要部分。不同的高聚物結構決定著高聚物的不同性能和用途。四十到五十年代以來,不斷提出新的理論,特別是
                    高聚物的分子結構與超分子結構
                    對高聚物結構的研究是高聚物科學領域的一個重要部分。不同的高聚物結構決定著高聚物的不同性能和用途。四十到五十年代以來,不斷提出新的理論,特別是六十到七十年代,理論和實踐都有較大突破。對“高聚物的結構一分子運動一性能”三維關系的探索和了解,又對合成反應機理的研究、高分子新材料的分子設計等有著重要的作用。
                    高聚物結構具有多樣性和復雜性,聚合物大分子鏈鏈節的化學結構有著不同的構造,整個分子鏈可以是柔曲的,也可以是僵硬的。分子鏈的形狀可以是直線形的、支化形的或者是交聯形的,還可以是梯形的0。分子鏈可以規整折疊,也可以不整齊的排列,還可以是螺旋結構。分子鏈可以是無規立構,也可以是有規全同立構或有規間同立構。除整鏈的形態結構外,高聚物分子還有著多種聚集結構。所以,高聚物可以晶態存在,也可以非晶態存在,還有不少高聚物是部分結晶的。
                    對高聚物結構的分類目前還沒有一致的標準。有的將高聚物的分子結構分為四級,即初級結構、二級結構、三級結構和四級結構。包級構指高聚物分子鏈單單元的結構,并包括化學鏈的鍵長、鍵角以及單體大分子鍵上相互連接的方式,初級結構決定了大分子的空間排列。級結是指分子鏈的許多單體單元組成的一定的簡單幾何結構,如螺旋結構等。三変是指大分子的二級結構如何相互排列,如折疊鏈和伸展鏈。(四級結紛是指某些少數大分子的情況,它們以兩個或更多的大分子依特殊方式排列成一定形狀,如DNA(脫氧核糖核酸)分子鏈組成的雙螺旋等。
                    也有的人將高聚物的結構按照表2-1來進行分類。
                    我們還經常見到“高聚物的分子結構與超分子結構”的術語。簡要地講,超分子結構的概念可以認為是由許多大分子、甚或由單個大分子或其鏈段,在空間相互聯系、相互配置,斂集組成各種結構水平(如不同的整齊程度、大小、形狀等)的結構單元,由這些單元又可以相互聯系、相互配置組成新的結構。這些石同毛原來高聚物分子結構的新構統稱為超分子結構。在結晶聚合物中,折疊的大分子鏈組成晶片,晶貲組成單晶,繼而再組成球形對稱的、很復雜的多晶體的球晶,它們都是各種水平的超分子結構。線狀分子的非晶高聚物可以認為是大分子鏈折疊成的球粒狀物。結晶高聚物的分子可以位于不同的品晶體中。高聚物中的各種超分子結構在不同程度上決定著高聚物的性能。但對其中有些超分子結構(如球粒狀物的構造等)尚有一些不同的見解,在以后有關章節中將詳細述及。
                    當前,高聚物結構的研究主要建立在物質對各種類型照射的反應上,這種照射從波長極短的電磁輻射(如X射線)直到波長極長的機械力。由這種照射反應(如X射線衍射、紅外吸收光譜、射頻吸收波譜等,對蠕變、應力松馳等流變性質的反應)可以確定高聚物的內部結構。對照射波長范圍的選擇決定聚合物結構單元的大小。表2-2列出了各結構單元的大小及相應的一些測試方法。
                    由表2-2可以看出,對于局部鏈的結構,研究方法與低分子物相同,而對高分子整體的形態結構,則采用適當的波長照射,例如光散射可用于高分子鏈的研究,X射線衍射擴展到小角度范圍可以研究100A級的微觀結構等。也有的通過局部鏈的研究方法間接地研究分子總體的形態構造。
                    除上表常見的高聚物外,在橡膠領域也常應用共聚物,如丁二烯和苯乙烯共聚合的丁苯橡膠,丁二烯、丙烯腈共聚的丁腈橡膠和乙烯與丙烯共聚的乙丙橡膠等。
             
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