高分子的结构

本思维导图是对高分子的结构知识的整理， 包括：高分子的链结构和高分子的凝聚态结构两部分内容。

高分子链的结构

• 高分子的链结构
  • 近程结构
    • 结构单元的化学组成
      • 碳链高分子
        • 主链全为-C-C-
        • 优点： （１）大多数都具有好的可塑性； （２）通常来讲加工成型比较容易； （３）原料来源比较丰富，成本低；
        • 缺点： （１）大多数都容易燃烧； （２）耐热性比较差； （３）容易老化；
      • 杂链高分子
        • 主链除碳原子以外，还有其他原子，如：氧、氮、硫等存在，同样以共价键相连接。由于主链是由两种以上的不同原子组成，所以称为杂链高分子
        • 优点：耐热性和强度性能都比纯粹的碳链高聚物要高一些。通常可以作为工程塑料
        • 缺点：主链带有极性，容易水解、醇解或者酸解。
      • 元素有机高分子
        • 主链含Si、P、Se、Al、Ti等，但不含碳 原子，侧基中含有有机基团
          • 主链含Si、P、Se、Al、Ti等，但不含碳
          • 原子，侧基中含有有机基团
        • 优点：这一类高聚物耐热性能都比较好
        • 缺点：成本比较高。
      • 无机高分子
        • 高分子主链上不含碳原子，也不含有机取代基，是纯粹由其他元素组成的高分子
        • 优点：耐热性、硬度非常高。
        • 缺点：由于元素的成键能力较差，通常得到的高聚物分子量比较低，而且容易水解，强度也比较差
    • 结构单元的键接方式
      • 头—头（尾—尾）
        • 缩醛化程度低，保留羟基，缩水性较大，强度下降。需要调控聚合条件
      • 头—尾
      • 两种方式同时出现的无规键接
        • 由结构单元间的连接方式不同所产生的异构体称为顺序异构体。
    • 结构单元的连接顺序
      • 均聚物
        • 仅由一种类型重复单元组成
      • 共聚物
        • 有两种或者多种重复结构组成
          • 嵌段共聚物
          • 接枝共聚物
          • 交替共聚物
          • 无规共聚物
          • 统计共聚物
    • 结构单元的空间构型
      • 旋光异构体
        • 具有四个不同取代基的C原子（手性碳原子) ，在空间有两种可能的互不重叠的排列方式，成为互为镜像的两种异构体(isomer)，并表现出不同的旋光性，称为旋光异构体
          • 全同立构
            • 由一种旋光异构单元键接而成
          • 间同立构
            • 由两种旋光异构单元交替键接而成
          • 无规立构
            • 二种旋光异构单元完全无规键接而成
      • 几何异构体
        • 顺式
        • 反式
    • 支化与交联
      • 线型高分子
        • 形状：一般高分子都是线型，分子长链可以蜷曲成团，分子间无键合。
        • 特点：适当溶剂中可以溶解，加热可以熔融，利于加工。
        • 用途：易于结晶，用在瓶、管和棒类产品。
      • 支化
        • 形状：分子链上带有一些长短不一的支链高分子，有星型、梳型和无规支化之分、超支化分子、完美的球形、树枝状高分子
        • 特点：一般可以溶解
        • 用途：结晶度大大降低，用作薄膜类产品。
        • 支化度：支化点密度（两相邻支化点之间的链的平均分子量）
      • 交联
        • 形状：分子链联结成的三维空间网络
        • 特点：不溶不熔、当交联度不太大时，可以在溶剂中溶胀。
        • 用途：用作电器接头或电缆绝缘套管等电工器材
        • 交联度：相邻两个交联点之间的链的平均分子量
        • 交联点密度：参与交联的结构单元的所占分数（交联的单体单元的物质的量与所有单体单元的总物质的量之比）
  • 远程结构
    • 分子链的内旋转构像
      • 小分子链的内旋转
      • 大分子链的内旋转
    • 柔顺性
• 高分子的凝聚态结构
  • 凝聚态结构决定材料的本体性能，直接影响使用性能
    • 固态
      • 结晶态
        • 折叠链晶片
          • 单晶
            • 片状晶体
          • 球晶
            • 折叠连片晶
          • 多晶聚集体
        • 伸展链晶片
          • 纤维状晶体
          • 串晶
        • 特点：(1)晶胞中，分子链采取链轴平行方式排列 (2)高分子晶体结构不完善，晶区缺陷多 (3)同质多晶现象
        • 高分子在晶体中的构象：平面锯齿链、螺旋链或扭折链
      • 非结晶玻璃态
      • 非结晶高弹态
      • 取向态
    • 液态
      • 粘流态
      • 溶液
    • 液晶态、织态