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结构单元

构成高分子链并决定高分子结构以一定方式连接起来的原子组合称为结构单元。当结构单元与单体元素组成相同,只是电子结构有所改变时,结构单元可称为单体单元、重复单元(Repeating unit),或链节(Chain element)。

结构单元(Structural Unit):构成高分子链并决定高分子结构以一定方式连接起来的原子组合称为结构单元。单体分子通过聚合反应进入大分子链的基本单位。结构单元的元素组成可以与单体的元素组成相同,也可以不同。 [1]

重复结构单元:大分子链上化学组成和结构均可重复出现的最小基本单位,可简称为重复单元,又可以称为链节。特点是以单元结构为基础,在聚合物链中反复出现。

单体单元:单体分子通过聚合反应形成的元素组成与单体完全相同的结构单元。

当结构单元与单体元素组成相同,只是电子结构有所改变时,结构单元可称为单体单元、重复单元(Repeating unit),或链节(Chain element)。

聚合度:聚合度是衡量高分子大小的一个指标。有两种表示方法:1)以大分子链中的结构单元数目表示;2)以大分子链中的重复单元数目表示。

聚合度也是表征高分子大小的参数,它是指高分子中所含的重复单元的数目,其值与分子量成正比。聚合度也具有统计平均意义。分子量和分子量分布是影响材料性能的重要因素。实验表明,聚合物的分子量或聚合度达到某一数值后,才能显示出有实用价值的机械强度,称为临界聚合度。不同极性聚合物的聚合度对机械强度的影响不同,强极性聚合物的临界聚合度均为40,非极性聚合物为80, 弱极性聚合物则介于二者之间。由图中还可以看出,对高聚物分子量的控制,要综合考虑高聚物的使用性能和加工性能。因为高聚物的分子量越大,机械强度越高。但分子量增加后,分子间的相互作用力也增强,导致高温流动粘度增加,使加工成型变得困难。 分子量分布对高分子材料的加工和使用也有明显影响,一般来说,分子量分布窄一些有利于加工控制和使用性能的提高,例如合成纤维和塑料。但有的聚合物却恰恰相反,例如天然橡胶,经过塑炼使分子量降低、分布变宽才能克服原来的加工困难,便于加工成型。

n表示重复单元数,也成为链节数,等于聚合度。 [1]

高分子材料是由相对分子质量比一般有机化合物高得多的高分子化合物为主要成分制成的物质。一般有机化合物的相对分子质量只有几十到几百,高分子化合物是通过小分子单体聚合而成的相对分子质量高达上万甚至上百万的聚合物。巨大的分子质量赋予这类有机高分子以崭新的物理、化学性质:可以压延成膜;可以纺制成纤维;可以挤铸或模压成各种形状的构件;可以产生强大的粘结能力;可以产生巨大的弹性形变;并具有质轻、绝缘、高强、耐热、耐腐蚀、自润滑等许多独特的性能。于是人们将它制成塑料、橡胶、纤维、复合材料、胶粘剂、涂料等一系列性能优异、丰富多彩的制品,使其成为当今工农业生产各部门、科学研究各领域、人类衣食住行各个环节不可缺少、无法替代的材料。

高分子材料的性能是其内部结构和分子运动的具体反映。掌握高分子材料的结构与性能的关系,为正确选择、合理使用高分子材料,改善现有高分子材料的性能,合成具有指定性能的高分子材料提供可靠的依据。

高分子材料的高分子链通常在10000以上,高分子链结构和许许多多高分子链聚在一起的聚集态结构形成了高分子材料的特殊结构。 因而高分子材料除具有低分子化合物所具有的结构特征(如同分异构体、几何结构、旋转异构)外,还具有许多特殊的结构特点。高分子结构通常分为链结构和聚集态结构两个部分。链结构是指单个高分子化合物分子的结构和形态,所以链结构又可分为近程和远程结构。近程结构属于化学结构,也称一级结构,包括链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、结构单元的排列顺序、支链类型和长度等。远程结构是指分子的尺寸、形态,链的柔顺性以及分子在环境中的构象,也称二级结构。聚集态结构是指高聚物材料整体的内部结构,包括晶体结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构等有关高聚物材料中分子的堆积情况,统称为三级结构。 [2]


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