试题详情
- 简答题简述分子结构对柔顺性的影响。
- 由于分子内旋转是导致分子链柔顺性的根本原因,而高分子链的内旋转又受其分子结构的制约,因而分子链的柔顺性与其分子结构密切相关。分子结构对柔顺性的影响有:
(1)主链结构:
1、主链完全由C-C键组成的碳链高分子都具有较大的柔性。如PE、PP和乙丙橡胶等。
2、当主链中含C-O,C-N,Si-O键时,柔顺性好。这是因为O、N原子周围的原子比C原子少,内旋转的位阻小;而Si-O-Si的键角也大于C-C-C键,因而其内旋转位阻更小,即使在低温下也具有良好的柔顺性。
3、当主链中含非共轭双键时,虽然双键本身不会内旋转,但却使相邻单键的非键合原子间距增大使内旋转较容易,柔顺性好。
4、当主链中由共轭双键组成时,由于共轭双键因p电子云重叠不能内旋转,因而柔顺性差,是刚性链。如聚乙炔、聚苯。
5、在主链中引入不能内旋转的芳环、芳杂环等环状结构,可提高分子链的刚性。
(2)侧基:侧基的极性越大,极性基团数目越多,相互作用越强,单键内旋转越困难,分子链柔顺性越差。非极性侧基的体积越大,内旋转位阻越大,柔顺性越差。对称性侧基,可使分子链间的距离增大,相互作用减弱,柔顺性大。侧基对称性越高,分子链柔顺性越好。
(3)支化:
1、短支链使分子链间距离加大,分子间作用力减弱,从而对链柔性具有一定改善作用。
2、长支链则起到阻碍单键内旋转作用,导致链柔性下降。
(4)交联:交联使链段的运动能力降低,使链柔性下降。但是具体影响程度取决于交联程度:
1、轻度交联—交联点之间的距离比较大,如果仍大于原线型大分子中链段的长度,链段的运动仍然能够发生,链柔性不会受到明显影响;
2、重度交联—交联点之间的距离较小,若小于原线性大分子链段的长度,链段的运动将被交联化学键所冻结,链柔性变差,而刚性变大。
(5)链的长短:分子链越长,分子构象数目越多,链的柔顺性越好。
(6)分子链的规整性:分子结构愈规整,则结晶能力愈强,而高分子一旦结晶,则柔顺性大大下降,因为分子中原子和基团都被严格固定在晶格上,内旋转变得不可能。
(7)分子间作用力与氢键:分子间作用力大,柔顺性差。分子间的作用力随着主链或侧基的极性增加而增加。但如果分子内或分子间有氢键生成,则氢键的影响要超过任何极性基团,可大大增加分子的刚性。氢键(刚性)<极性<非极性。如聚异于烯>PE
(8)外界因素:
1、温度:温度升高,内旋转容易,柔顺性增加。如PS室温塑料,加热100℃以上呈柔性。顺式聚1,4丁二烯温室温橡胶,-120℃刚硬。
2、外加作用速度:速度缓慢时柔性,速度作用快,高分子链来不及通过内旋转而改变构象,分子链显得僵硬。
3、溶剂:影响高分子的形态。 关注下方微信公众号,在线模考后查看
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