离子键( 二、离子键(Ionic bonding) 多数盐类、 多数盐类、碱类和金属氧化物 实质: 实质: 金属原子 e 非金属原子 带正电的正离子( 带正电的正离子(Cation) ) 带负电的负离子( 带负电的负离子(anion) ) 电 力 子 静 引 离 键
特点:以离子而不是以原子为结合单元,要求正负离子相间排列, 特点:以离子而不是以原子为结合单元,要求正负离子相间排列,且 无方向性, 无方向性,无饱和性 性质:熔点和硬度均较高, 性质:熔点和硬度均较高,良好电绝缘体 共价键( 三、共价键(covalent bonding) ) 亚金属( 、 、 、 ), ),聚合物和无机非金属材料 亚金属(C、Si、Sn、 Ge),聚合物和无机非金属材料 实质: 实质:由二个或多个电负性差不大的原子间通过共用电子对而成
bonding): ):共用 ( 极性键 Polar bonding):共用电子对偏于某成键原子 bonding): 非极性键(Nonpolar bonding): 位于两成键原子中间特点: 方向性( 电子除外 电子除外) 特点:饱和性 配位数较小 ,方向性(s电子除外) 性质:熔点高、质硬脆、 性质:熔点高、质硬脆、导电能力差
四、范德华力(Van der waals bonding) 范德华力(原子相互作用→ 近邻原子相互作用 → 电荷位移 → 偶极子(dipoles) 偶极子(dipoles) 电偶极矩的感应作用→ 范德华力
包括:静电力 和色散力(dispersive force) 包括:静电力(electrostatic)、诱导力 、诱导力(induction)和色散力 和色散力 系次价键,不如化学键强大, 属物理键 ,系次价键,不如化
学键强大,但能很大程度改变材料性质 氢键( 五、氢键(Hydrogen bonding) ) 在高分子中占重要地位, 存在于HF、 、 极性分子键 存在于 、H2O、NH3中 ,在高分子中占重要地位, 原子中唯一的电子被其它原子所共有(共价键结合), ),裸露原子核 氢 原子中唯一的电子被其它原子所共有(共价键结合),裸露原子核 将与近邻分子的负端相互吸引——氢桥 将与近邻分子的负端相互吸引 氢桥 介于化学键与物理键之间,具有饱和性 介于化学键与物理键之间,
高分子链( ※3高分子链(High polymer Chain) 高分子链Structure) 链结构(Chain Structure) 高分子结构 state) 聚集态结构(Structure of aggregation state)
加聚反应 添加引发剂通过共价键将单分子聚合 (polyaddition) polyaddition) 单体 — 聚合反应 缩聚反应 化学反应,释放出副产品 ploycondensation) (ploycondensation)
构: 近程结构:一次结构 链结构 构: 远程结构:二次结构
属于化学结构 分子量、 性、 分子量、形态、链的柔顺性、构象
近程结构( 近程结构(short-range Structure) 结构单元的化学组成( 一、结构单元的化学组成(the Chemistry of mer unito) 1.碳链高分子 碳链高分子 H │ C │ H H │ ─ C │ H
聚乙烯
主链以C原子间共价键相联结 主链以 原子间共价键相联结 加聚反应制得 聚乙烯,聚氯乙烯,聚丙烯,聚甲基丙稀酸甲酯, 如 聚乙烯,聚氯乙烯,聚丙烯,聚甲基丙稀酸甲酯,聚丙烯 O C O ─ C │ H H │ │ ─ O ─ C ─ C ─ O │ H │ H
杂链高分子
─
涤纶
主链除C原子外还有其它原子如 、 主链除 原子外还有其它原子如O、N 、S等,并以共价键联接, 原子外还有其它原子如 等 并以共价键联接, 缩聚反应而得,如聚对苯二甲酸乙二脂(涤纶)聚酯聚胺、 缩聚反应而得,如聚对苯二甲酸乙二脂(涤纶)聚酯聚胺、聚甲 聚苯醚、 醛、聚苯醚、聚酚等
3.元素有机高分子 元素有机高分子
CH 3 │ Si │ CH 3
─ O
硅橡胶
主链中不含C原子,而由 、 等元素与O组 主链中不含 原子,而由Si、 B 、P 、Al、 Ti 、As等元素与 组 原子 、 等元素与 其侧链则有机基团,故兼有无机高分子和有机高分子的特性, 成,其侧链则有机基团,故兼有无机高分子和有机高分子的特性, 既有很高耐热和耐寒性,又具有较高弹性和可塑性, 既有很高耐热和耐寒性,又具有较高弹性和可塑性,如硅橡胶S S / Si / S \ S / \ Si \ S S /
4.无机高分子 无机高分子
\
二硫化硅
Cl │ P = N │ Cl ─
Cl │ P = │ Cl N
聚二氯—氮化磷 聚二氯 氮化磷
主链既不含C原子,也不含有机基团,而完全由其它元素所组成, 主链既不含 原子,也不含有机基团,而完全由其它元素所组成, 原子 这类元素的成链能力较弱,故聚合物分子量不高, 这类元素的成链能力较弱,故聚合物分子量不高,并易水解
高分子链结构单元的键合方式( 二、高分子链结构单元的键合方式(bonding tape) ) 1.均聚物结构单元键接顺序 均聚物结构单元键接顺序 除乙烯分子是完全对称的, 单烯类单体中 除乙烯分子是完全对称的,其结构单元在分子 链中的键接方法只有一种外,其它单体因有不对称取代, 链中的键接方法只有一种外,其它单体因有不对称取代,故有三 种不同的键接方式(以氯乙烯为例): 种不同的键接方式(以氯乙烯为例):─ CH 2 ─ CH │ Cl ─ CH │ Cl ─ CH 2 ─ CH │ Cl
头—头 头
─ CH │ Cl
─ CH 2
─ CH 2
─ CH │ Cl
─ CH 2
尾—尾 尾
─ CH 2
─ CH │ Cl
─ CH 2
─ CH │ Cl
─ CH 2
头—尾 尾
双烯类高聚物中,则更复杂,除有上述三种, 双烯类高聚物中,则更复杂,除有上述三种,还依双键开启位置而不同
2.共聚物的序列结构(Copolymers) 共聚物的序列结构( 共聚物的序列结构 ) 按结构单元在分子链内排列方式的不同分为
无规共聚物(Random copolymer) 交替共聚物(alteranting copolymer) 嵌段共聚物(block copolymer) 接枝共聚物(graft copolymer)
高分子链的结构( 三、高分子链的结构(structure) )性高分子( polymers) 可反复加工- : 线性高分子 ( linear polymers) 加 热后 变软, 甚至流 动, 可反复加工 - 热塑性 ( thermoplastic) 塑性( plastic tic) 高分子( polymers): 支 链高分子 ( branched polymers): 交 联高分子 ( crosslinked polymer): 线性天然橡 胶用 S交 联后 变强韧耐磨 高分子( polymer): 用S 体型 ( 立体网 状) 高分子 ( network on three - dimensional polymer) 高分子( 体型(