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21.5 : 聚合物分类:结构(architecture)

聚合物根据其链结构分为直链或支链。 线性聚合物中的聚合物链具有长链状结构,支化最少或根本没有支化。 即使聚合物在单体上具有大的取代基(其在骨架上表现为支链),也不被视为支化聚合物。 支化聚合物含有由主聚合物链产生的次级聚合物链。 当聚合物生长从生长聚合物的边缘转移到链中的其他区域时,就会发生支化。 与小分子类似,支化可以防止紧密堆积,而开放结构最大限度地减少了两个聚合物链之间分散力作用的位置。

考虑乙烯聚合的例子。 通过改变聚合条件来制备不同等级的聚乙烯。 高密度聚乙烯(HDPE)就是其中之一。 顾名思义,由于线性聚合物链紧密堆积且支化最少,因此它表现出高密度。 这种聚合物的熔点为 135 °C,用于制造相对较硬的物体,如瓶盖、电视柜等。低密度聚乙烯 (LDPE) 是聚乙烯的另一种等级——由于其内部存在广泛的支化而成为一种低密度聚合物。 该聚合物的熔融转变温度为120℃,低于高密度聚乙烯。 用于制造挤压瓶、塑料手提袋等柔性物体。高密度聚乙烯和低密度聚乙烯的结构如图1所示。

Figure1

图1: 高密度聚乙烯(上)和低密度聚乙烯(下)的骨架结构

对聚合物链结构的一些修饰是通过后处理实现的; 例如,橡胶的硫化。

在硫化过程中,硫与聚异戊二烯反应,用二硫键取代一些 C-H 键。 这些二硫键可以连接不同的聚异戊二烯链,这种类型的键称为交联。 交联增加了聚合物的刚性,因为大多数链都是连接的。 结果,相邻链条的相对运动减少。 因此,通过控制硫化时硫磺的用量来调节橡胶的刚性和弹性。

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Polymer ClassificationLinear PolymersBranched PolymersPolymer ArchitecturePolyethyleneHigh density Polyethylene HDPELow density Polyethylene LDPEPolymerization ConditionsVulcanizationPolyisopreneCross linkingRigidityElasticity

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