聚合物是由无数个单体分子按照一定的方式连接而成的高分子大分子物质,单体分子的类型、数量和连接方式都决定了聚合物的结构。而聚合物的聚集态结构是指大量聚合物分子在一起时,其所形成的有序或无序的空间排列结构。聚合物的聚集态结构对于聚合物的性能具有举足轻重的影响,同时也是聚合物科学领域中一个非常重要的研究课题。
一、聚合物的聚集态结构类型
聚合物的聚集态结构主要分为两大类:有序聚集态结构和无序聚集态结构。
1. 有序聚集态结构
有序聚集态结构指的是,聚合物在形成过程中,某些环节使分子间的序列得到了有序排列。一些典型的有序聚集态结构如下:
(1)共轭聚合物的π-电子导电性:在共轭聚合物中,π电子云轨道可以串联成很长的分子链,形成“共轭系统”,因此这类聚合物通常都表现出良好的导电性。
(2)刚性杆状分子有序排列:刚性杆状分子的有序排列可以形成很坚硬的材料,如Nylon 6,6、DuPont杯型纤维等。
2. 无序聚集态结构
无序聚集态结构指的是,聚合物在形成过程中,分子间的序列并未得到有序排列。聚合物的无序聚集态结构种类非常丰富,比较常见的无序聚集态结构如下:
(1)胶状态:由众多链状分子和溶液中溶剂形成的胶状液体,最常见的例子是胶体。
(2)云雾态:形成云雾态的聚合物一般都是柔软的。
(3)星形态:星形聚合物由一个中心分子和多个外围分子组成,常见于聚合物中的致密颗粒系统。
二、聚集态结构对聚合物性质的影响
聚集态结构对聚合物性质具有重要影响,下面将通过几个例子来进行分析。
1. 聚集态结构与聚合物的机械、热学性质
聚合物的聚集态结构对其机械性能和热学性能有着很大的影响。如纤维素纤维经过牵伸加工时,形成了更为有序的结构,从而提高了纤维的拉伸强度和模量。而无序聚集态结构则使得聚合物在热学上表现出非常不稳定的特性,如在远低于其玻璃转换温度Tg的温度下就可以发生玻璃化现象,其分子会发生旋转、翻转等一系列的无序运动。
2. 聚集态结构对聚合物光学性质的影响
聚合物的聚集态结构对其光学性能的影响同样也非常显著。例如,聚苯乙烯或三甲基苯聚酰亚胺的无序聚集态结构使其具有高透明度,而通过严格的控制聚集态结构,这些聚合物也能表现出一系列的光学效应,如折反射、发色、双色性等。
3. 聚集态结构对聚合物电学性质的影响
聚合物的聚集态结构同样也对其电学性质有着重要影响。良好的有序聚集态结构,如共轭结构、有序的取向结构、有序的分子链排列等,可以使聚合物表现出良好的导电性、电子传输性等电学性质,从而具有应用潜力。
总之,聚合物的聚集态结构是聚合物的组成结构之一,对其性质具有非常显著的影响。因此,在聚合物研究中,对聚集态结构的研究与控制有着非常重要的意义。
扫码咨询 领取资料