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高分子构象与高分子柔性有何区别

更新时间2019-01-12 18:00:29

分子又称高分子聚合物,高分子是由分子量很大的长链分子所组成,高分子的分子量从几千到几十万甚至几百万。绝大多数高分子化合物是许多相对分子质量不同的同系物的混合物,因此高分子化合物的相对分子质量是平均相对分子量。高分子化合物是由千百个原子以共价键相互连接而成的,虽然它们的相对分子质量很大,但都是以简单的结构单元和重复的方式连接的。

链构象(chain conformation)是属于高分子化聚合物分子结构的专用名词,高分子聚合物的分子结构远比低分子化合物复杂的多,大分子的链是如何通过分子间的相互作用聚集成高分子材料的,是从事高分子科学必需要了解的内容。因为高分子材料的性能与其结构有非常密切的关系。


别称是指高分子化合物链单键(如碳-碳键)的内旋转异构而形成的不同空间形态,是分子内非键合原子之间相互作用的表现。是物理现象,受温度、高分子聚集态的分子间相互作用以及外加力场的影响而改变。各种构象无需破坏化学键就可以相互转变。构象影响聚合物的形态,而形态决定了聚合物的物理力学性能。单键内旋转越容易,键的构象数越多。内旋转的难易与内旋转位垒有关,位垒值高内旋转就难。通常邻接双键的单键以及C-O、C-S、C-Si、C-N等键内旋转较易。一个大分子的分子链可以取不同的空间形态,如伸展链、无规线团、折叠连、螺旋链。多数大分子链呈无规线团形态。


分子链结构

有近程结构和远程结构之分,近程结构通常是指链的重复单元(也称链节)的化学组成、键接方式、立体化学结构和分子链的形状。远程结构其一是指大分子链的长度,它可由聚合物的分子量及其分布特征表征。其二是大分子链的构象,它与大分子链的碳-碳单键围绕相邻的单键做内旋转有关。键的构象不同于构型,构象的转变是物理现象,通过分子的热运动就可以使之实现。而构型是指大分子链中由化学键固定的几何排列,如聚合物的立体化学结构,要改变构型必需经过化学键的断裂和重新组合。

远程结构还包括高分子链的柔顺性,是指大分子链的可卷曲程度,每一个大分子链有成千上万个碳-碳单键,单键的内旋转是长链大分子可取不同的构象,大分子链的构象越多,分子链越弯曲,表示链越柔顺。但是单键的内旋转总是要受到链的近程结构和大分子链聚集态结构的影响,因而是受阻的。其程度决定分子链可取的构象。影响链柔顺性的因素主要有其主链结构和主链上取代基和聚合物的结晶程度。


高分子链柔性;高分子链柔顺性;flexibility

高分子链能够改变其构象的性质。可分为静态柔(顺)性和动态柔(顺)性两个方面。静态柔(顺)性,又称平衡态柔(顺)性,是指高分子链处于较稳定状态的蜷曲程度。在一个高分子链中,第一个σ键都可能取反式、左旁式或右旁式三种较稳定的构象状态,三种构象的能量越接近,链的平衡柔(顺)性就越好。动态柔(顺)性又称动力学柔(顺)性,是指高分子链从一种平衡态构象转变成另一平衡态构象的容易程度。构象转变越容易,转变速率越快,则高分子链的动态柔(顺)性和静态柔(顺)性的综合效应。对于具体的高分子链,两者有时一致,有时不一致。


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