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可再生高分子 版權(quán)信息
- ISBN：9787030745897
- 條形碼：9787030745897 ; 978-7-03-074589-7
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊(cè)數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
可再生高分子 內(nèi)容簡(jiǎn)介
本書闡述了作者設(shè)計(jì)與研制可再生高分子的思考與體會(huì)，包括問題的提出、解決策略和得到的主要結(jié)果以及一些感想或經(jīng)驗(yàn)。首先，說明效法自然、研發(fā)可再生高分子的可能和意義。其次，簡(jiǎn)述聚合物的結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系及其調(diào)控方法。再次，理清可再生高分子的含義和構(gòu)建策略與原則。接著，介紹纖維素、淀粉、殼聚糖和海藻酸鈉等天然多糖高分子的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)，敘述我們依據(jù)結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系對(duì)天然多糖高分子所開展的研發(fā)。隨后，闡述含短或單序列乳酸酯聚合物的研制途徑。還有，簡(jiǎn)要說明二氧化碳基聚合物的研發(fā)狀況，介紹研發(fā)含長(zhǎng)二氧化碳單元系列聚合物的設(shè)想和實(shí)踐。*后，做簡(jiǎn)單的回顧與前瞻，給出若干建議，以再度引起人們對(duì)可再生高分子的探究興趣，獲得高效、長(zhǎng)足的進(jìn)展。
可再生高分子 目錄
前言
第1章 引言 1
1.1 人與自然的關(guān)系 1
1.2 人、自然以及高分子之間的關(guān)系 1
1.3 效法自然的可再生高分子 2
第2章 聚合物的結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系與調(diào)控 3
2.1 聚合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 3
2.1.1 結(jié)構(gòu)單元的可能組合 4
2.1.2 分子鏈的可能組合 5
2.2 聚合物的結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系 6
2.3 聚合物的構(gòu)建與調(diào)控 8
第3章 可再生高分子的設(shè)計(jì) 10
3.1 可再生高分子的含義 10
3.2 聚合物的降解機(jī)理 12
3.3 可再生高分子的構(gòu)建策略 13
3.3.1 物理途徑 13
3.3.2 化學(xué)途徑 16
3.3.3 構(gòu)建策略的選擇 21
第4章 纖維素基可再生高分子的構(gòu)建 22
4.1 纖維素的結(jié)構(gòu)和溶解性 22
4.2 羧甲基纖維素鈉基可再生高分子的構(gòu)建 24
4.2.1 CMC-Na/PVA復(fù)合凝膠 24
4.2.2 CMC-Fe/PVA復(fù)合微凝膠 27
4.3 甲基纖維素基可再生高分子的構(gòu)建 30
4.3.1 MC/PVA復(fù)合凝膠 30
4.3.2 MC/PVA復(fù)合微凝膠 34
4.3.3 MC/PVA/SA復(fù)合微凝膠 38
4.3.4 陰離子型羧化甲基纖維素 39
第5章 淀粉基可再生高分子的構(gòu)建 43
5.1 淀粉的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn) 43
5.2 淀粉-接-聚乙烯醇水凝膠 43
5.3 淀粉-接-可控聚乙酸乙烯酯 44
5.4 飽和羧化淀粉 47
5.5 不飽和羧化淀粉 48
5.5.1 不飽和羧化淀粉作為聚陰離子 49
5.5.2 不飽和羧化淀粉作為大單體 57
第6章 殼聚糖基可再生高分子的構(gòu)建 67
6.1 殼聚糖的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn) 67
6.2 可溶性殼聚糖 68
6.2.1 化學(xué)法制備水溶性殼聚糖 68
6.2.2 物理法制備水溶性殼聚糖 80
6.3 殼聚糖-接-PVA水凝膠 85
第7章 海藻酸鈉基可再生高分子的構(gòu)建 87
7.1 海藻酸鈉的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn) 87
7.2 海藻酸鈉作為聚陰離子 88
7.3 海藻酸鈉基酸敏水凝膠 90
7.3.1 SA-g-PVA水凝膠 90
7.3.2 SA-g-可控PVA水凝膠 91
7.3.3 磁性SA-g-PVA水凝膠 92
7.3.4 多重響應(yīng)性SA-g-PVA水凝膠 95
第8章 乳酸基可再生高分子的構(gòu)建 97
8.1 乳酸及乳酸基高分子的特點(diǎn) 97
8.2 單序列乳酸酯基聚合物 97
8.2.1 單序列乳酸基飽和聚合物 97
8.2.2 單序列乳酸基不飽和聚合物 104
第9章 二氧化碳基可再生高分子的構(gòu)建 110
9.1 二氧化碳基共聚物 110
9.1.1 與環(huán)氧化合物交替共聚 110
9.1.2 與二胺縮聚或加聚 111
9.1.3 與環(huán)狀單體嵌段共聚 111
9.1.4 借助不飽和碳-碳鍵的反應(yīng) 112
9.2 含長(zhǎng)二氧化碳單元序列的聚合物 112
9.2.1 二氧化碳齊聚物 113
9.2.2 二氧化碳基共聚物 114
9.2.3 聚(4-齊聚二氧化碳-苯乙烯) 117
9.2.4 二氧化碳基凝膠 119
9.2.5 準(zhǔn)聚二氧化碳 120
9.3 二氧化碳-多糖高分子的循環(huán) 120
第10章 回顧與前瞻 122
10.1 研發(fā)可再生高分子思路的形成 122
10.2 研發(fā)過程中的問題與對(duì)策 126
10.3 研發(fā)可再生高分子的相關(guān)術(shù)語辨析 127
10.3.1 基本概念 127
10.3.2 制備 128
10.3.3 性能/功能 128
10.4 前景與挑戰(zhàn) 129
10.5 重復(fù)與循環(huán) 131
參考文獻(xiàn) 132
附錄 英文縮寫及其中英文全稱 140
第1章 引言 1
1.1 人與自然的關(guān)系 1
1.2 人、自然以及高分子之間的關(guān)系 1
1.3 效法自然的可再生高分子 2
第2章 聚合物的結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系與調(diào)控 3
2.1 聚合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 3
2.1.1 結(jié)構(gòu)單元的可能組合 4
2.1.2 分子鏈的可能組合 5
2.2 聚合物的結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系 6
2.3 聚合物的構(gòu)建與調(diào)控 8
第3章 可再生高分子的設(shè)計(jì) 10
3.1 可再生高分子的含義 10
3.2 聚合物的降解機(jī)理 12
3.3 可再生高分子的構(gòu)建策略 13
3.3.1 物理途徑 13
3.3.2 化學(xué)途徑 16
3.3.3 構(gòu)建策略的選擇 21
第4章 纖維素基可再生高分子的構(gòu)建 22
4.1 纖維素的結(jié)構(gòu)和溶解性 22
4.2 羧甲基纖維素鈉基可再生高分子的構(gòu)建 24
4.2.1 CMC-Na/PVA復(fù)合凝膠 24
4.2.2 CMC-Fe/PVA復(fù)合微凝膠 27
4.3 甲基纖維素基可再生高分子的構(gòu)建 30
4.3.1 MC/PVA復(fù)合凝膠 30
4.3.2 MC/PVA復(fù)合微凝膠 34
4.3.3 MC/PVA/SA復(fù)合微凝膠 38
4.3.4 陰離子型羧化甲基纖維素 39
第5章 淀粉基可再生高分子的構(gòu)建 43
5.1 淀粉的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn) 43
5.2 淀粉-接-聚乙烯醇水凝膠 43
5.3 淀粉-接-可控聚乙酸乙烯酯 44
5.4 飽和羧化淀粉 47
5.5 不飽和羧化淀粉 48
5.5.1 不飽和羧化淀粉作為聚陰離子 49
5.5.2 不飽和羧化淀粉作為大單體 57
第6章 殼聚糖基可再生高分子的構(gòu)建 67
6.1 殼聚糖的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn) 67
6.2 可溶性殼聚糖 68
6.2.1 化學(xué)法制備水溶性殼聚糖 68
6.2.2 物理法制備水溶性殼聚糖 80
6.3 殼聚糖-接-PVA水凝膠 85
第7章 海藻酸鈉基可再生高分子的構(gòu)建 87
7.1 海藻酸鈉的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn) 87
7.2 海藻酸鈉作為聚陰離子 88
7.3 海藻酸鈉基酸敏水凝膠 90
7.3.1 SA-g-PVA水凝膠 90
7.3.2 SA-g-可控PVA水凝膠 91
7.3.3 磁性SA-g-PVA水凝膠 92
7.3.4 多重響應(yīng)性SA-g-PVA水凝膠 95
第8章 乳酸基可再生高分子的構(gòu)建 97
8.1 乳酸及乳酸基高分子的特點(diǎn) 97
8.2 單序列乳酸酯基聚合物 97
8.2.1 單序列乳酸基飽和聚合物 97
8.2.2 單序列乳酸基不飽和聚合物 104
第9章 二氧化碳基可再生高分子的構(gòu)建 110
9.1 二氧化碳基共聚物 110
9.1.1 與環(huán)氧化合物交替共聚 110
9.1.2 與二胺縮聚或加聚 111
9.1.3 與環(huán)狀單體嵌段共聚 111
9.1.4 借助不飽和碳-碳鍵的反應(yīng) 112
9.2 含長(zhǎng)二氧化碳單元序列的聚合物 112
9.2.1 二氧化碳齊聚物 113
9.2.2 二氧化碳基共聚物 114
9.2.3 聚(4-齊聚二氧化碳-苯乙烯) 117
9.2.4 二氧化碳基凝膠 119
9.2.5 準(zhǔn)聚二氧化碳 120
9.3 二氧化碳-多糖高分子的循環(huán) 120
第10章 回顧與前瞻 122
10.1 研發(fā)可再生高分子思路的形成 122
10.2 研發(fā)過程中的問題與對(duì)策 126
10.3 研發(fā)可再生高分子的相關(guān)術(shù)語辨析 127
10.3.1 基本概念 127
10.3.2 制備 128
10.3.3 性能/功能 128
10.4 前景與挑戰(zhàn) 129
10.5 重復(fù)與循環(huán) 131
參考文獻(xiàn) 132
附錄 英文縮寫及其中英文全稱 140
展開全部
可再生高分子 節(jié)選
第1章引言 1.1人與自然的關(guān)系 人與自然是什么關(guān)系？這個(gè)問題很多人回答過。產(chǎn)生較大影響的觀點(diǎn)應(yīng)該有兩種：一是單向的，自然提供資源，人類享用自然；二是人與自然和諧共處，或者說是人類借助于自然、與自然融合為一體。實(shí)際情形是：要么這個(gè)問題被輕視了，要么因?yàn)樽孕呕蛘咚魅o度，人們往往忽略了自然的力量。 不是嗎？只有到了塑料袋漫天飛舞的時(shí)候，人們才意識(shí)到白色污染是不易消除的。不是嗎？只有到了二氧化碳造成溫室效應(yīng)，人們才意識(shí)到大量使用能量會(huì)帶來不良的后果。不是嗎？只有到了水有色有味，人們才意識(shí)到清潔的水資源是多么的寶貴。 漸漸地，人們認(rèn)識(shí)到人與自然和諧共存的重要性，并試圖在向自然索取的同時(shí)，*低限度地?fù)p害自然。因?yàn)椋瑔适Я嗽偕芰Φ淖匀唬芴峁┑馁Y源必將是有限的。 在一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間范圍內(nèi)，我們可以認(rèn)為太陽(yáng)是永恒的。同時(shí)，我們也必須清醒地認(rèn)識(shí)到這樣的事實(shí)：許多資源是日漸減少、終將枯竭的。可見，資源的再生是多么的重要。幸好，有一個(gè)事實(shí)令人欣慰：陽(yáng)光照射下，二氧化碳和水會(huì)轉(zhuǎn)化為天然多糖高分子。換言之，自然是具有再生能力的。 除了與自然為友，我們是不是還可以、也應(yīng)當(dāng)尊自然為師？ 1.2人、自然以及高分子之間的關(guān)系 人、自然以及高分子之間是什么關(guān)系？在探索如何從自然獲取更多東西的過程中，出現(xiàn)了高分子的概念。此后，世上很快地就充斥了種種高分子材料，它們大多是人們利用石油基原料合成的。 這個(gè)過程當(dāng)然不是與自然的有意抗?fàn)帯Ｈ欢鄶?shù)高分子是碳原子之間通過共價(jià)鍵連接而成的，這個(gè)被廣為接受的定義帶來了另一方面的效應(yīng)：由于碳-碳單鍵相當(dāng)穩(wěn)定，高分子材料可謂長(zhǎng)壽無疆。于是，經(jīng)久耐用的高分子制品一旦遭到廢棄，便成了難以處置的白色污染。例如，有在深海發(fā)現(xiàn)塑料的報(bào)道。人造的高分子，源自自然卻將貽害自然。 那么，為什么不效法自然的生滅有時(shí)、生生不息呢？也就是說，研發(fā)、使用可再生高分子，它在有效期內(nèi)對(duì)人類友好，而后可以消亡或再生，對(duì)自然友好。 1.3效法自然的可再生高分子 能有和自然如此相容的高分子嗎？ 所謂生滅有時(shí)，意指高分子可以在適當(dāng)條件下形成或者發(fā)生其逆過程。這樣的高分子可以是可降解高分子，其分子鏈含有對(duì)水或酶敏感的弱鍵；也可以是動(dòng)態(tài)可逆高分子，是某些組分通過適當(dāng)?shù)奈锢碜饔眯纬傻摹?所謂生生不息，就是可再生。依賴于似乎無窮無盡的陽(yáng)光和水，大自然存在或正生長(zhǎng)著天然多糖高分子。多糖化合物可以轉(zhuǎn)化為乳酸，再聚合為相應(yīng)的高分子。各種碳基材料的消耗，產(chǎn)生了大量、目前閑置（至少尚未得到充分利用）的資源一二氧化碳，它和水的光合作用產(chǎn)物便是天然多糖高分子（淀粉或纖維素）。不難想象，設(shè)法將二氧化碳轉(zhuǎn)化為聚合物，不失為獲得可再生高分子的一種途徑。至于動(dòng)態(tài)高分子，是包括生命在內(nèi)的大自然杰作之一，值得作為一種獲取可再生高分子的策略加以探討。 顯然，可再生高分子具備親自然特性。那么，這一類聚合物是否可以用作滿足人們需求的各種材料呢？對(duì)現(xiàn)有天然多糖高分子加以改性，以克服其固有不足，滿足預(yù)定性能要求，如賦予淀粉可塑性的同時(shí)，保持或提高其機(jī)械強(qiáng)度、韌性和可降解性；或者，按性能要求設(shè)計(jì)某種結(jié)構(gòu)，再通過適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)反應(yīng)制備，如含乳酸酯基、短序列聚乙二醇或聚乙烯醇的凝膠，具有一定的機(jī)械性能、可降解和吸附等特性；又或者，按性能要求設(shè)計(jì)一定的結(jié)構(gòu)，并由適當(dāng)組分進(jìn)行物理組裝;應(yīng)該可以達(dá)到預(yù)期目的。 第2章聚合物的結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系與調(diào)控 可以說，人們生活質(zhì)量的持續(xù)提高，離不開高分子的研究。發(fā)軔于20世紀(jì)的高分子科學(xué)，仍然影響著21世紀(jì)的新技術(shù)和人們的生活。高分子材料之所以能夠有此妙用，歸因于聚合物結(jié)構(gòu)和性能的多樣性，歸因于高分子的結(jié)構(gòu)和性能能夠根據(jù)需要加以調(diào)節(jié)⑴。因此，具備并善于運(yùn)用相關(guān)的基本知識(shí)和方法，對(duì)于可再生高分子的研發(fā)與應(yīng)用，是大有幫助的。 2.1聚合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 高分子的獨(dú)*之處，可以歸結(jié)為它具有長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)，而長(zhǎng)鏈可看成是結(jié)構(gòu)單元的種種組合[2]。如此認(rèn)識(shí)高分子來自于Staudinger所提出的高分子概念，他認(rèn)為聚甲醛、聚苯乙烯、聚氯乙烯和天然橡膠等合成或者天然高分子，都是由基本的單元通過共價(jià)鍵構(gòu)成的長(zhǎng)鏈[3]。由此可知，高分子（macromolecule)是由大量的原子通過共價(jià)鍵結(jié)合起來，從而具有很高相對(duì)分子質(zhì)量（習(xí)慣稱為分子量)的化合物。這樣的物質(zhì)其實(shí)是由許多相同的結(jié)構(gòu)單元重復(fù)連接而成的，高分子因此又稱作聚合物（polymer)。 連接結(jié)構(gòu)單元之間的共價(jià)鍵，可能都是碳-碳鍵；也可能既有碳-碳鍵，又有碳-氧鍵、碳-氮鍵或碳-硫鍵；還可能沒有碳-碳鍵而是硅-氧鍵等，相應(yīng)的聚合物分別歸類為碳鏈高分子、雜鏈高分子和元素有機(jī)高分子。碳鏈高分子通常由乙烯基單體發(fā)生自由基聚合、陰離子或陽(yáng)離子聚合以及配位聚合等鏈?zhǔn)骄酆现频茫麈溨兴荚拥?個(gè)外層電子均已成鍵，只有在較為劇烈的條件（如紫外線輻射、高溫或施加大的外力）下才能發(fā)生化學(xué)轉(zhuǎn)化或共價(jià)鍵的斷裂。天然高分子大都是含氧或（和）氮原子的雜鏈高分子，主鏈含雜原子的合成高分子由含雙或多官能團(tuán)單體發(fā)生縮聚、加聚或開環(huán)聚合得到，雜鏈高分子通常可以繼續(xù)發(fā)生官能團(tuán)反應(yīng)。 由結(jié)構(gòu)單元可了解高分子的化學(xué)組分，而結(jié)構(gòu)單元之間連接形成的長(zhǎng)鏈，賦予聚合物結(jié)構(gòu)若干特點(diǎn)：高分子長(zhǎng)鏈表現(xiàn)出剛性、柔順性或者介于兩者之間，相應(yīng)的聚合物分別對(duì)應(yīng)于高模量材料、彈性體以及其他材料。結(jié)構(gòu)單元之間的連接，可能是一維的，形成線型長(zhǎng)鏈；也可能是二維的，即得到主鏈上帶有若干支鏈的長(zhǎng)鏈；還有可能得到三維的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)鏈之間由相同的結(jié)構(gòu)單元或不同的化學(xué)成分相連接。高分子長(zhǎng)鏈之間的排列方式，常見的是無序排列或無序、有序并存，分別歸屬于非晶聚合物和不同結(jié)晶度的聚合物。不同高分子長(zhǎng)鏈之間的混合或鍵接，由于多組分之間不能完全相容，將形成多相高分子材料。當(dāng)分子量足夠高時(shí)，非晶態(tài)本體、熔融的結(jié)晶聚合物或者一定濃度的聚合物溶液中，長(zhǎng)鏈可能發(fā)生鏈間的纏結(jié)，而造成相應(yīng)體系呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)物理交聯(lián)和流動(dòng)性特異等現(xiàn)象。 聚合物結(jié)構(gòu)的多層次、多樣性，賦予其種種性能和應(yīng)用。加以適當(dāng)調(diào)節(jié)，又可能得到新的結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的性能，如含有液晶原等特定結(jié)構(gòu)組分則能夠形成有序、功能獨(dú)*的液晶高分子。于是，了解聚合物的結(jié)構(gòu)及其結(jié)構(gòu)-性能之間的關(guān)系，既利于調(diào)節(jié)，也對(duì)新聚合物的研發(fā)非常有幫助。 那么，如何從一定的高度理清高分子結(jié)構(gòu)的頭緒，即將高分子結(jié)構(gòu)各方面之間相互關(guān)聯(lián)起來，以便有針對(duì)性地加以調(diào)控呢？根據(jù)上述分析，可將聚合物的結(jié)構(gòu)分為近程結(jié)構(gòu)、遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)以及共混物形態(tài)結(jié)構(gòu)等層次，再逐一加以敘述。而能夠綱舉目張、有條不紊地弄清楚高分子結(jié)構(gòu)的“起點(diǎn)”是構(gòu)成聚合物的基本單元，即“結(jié)構(gòu)單元” 2.1.1結(jié)構(gòu)單元的可能組合 從結(jié)構(gòu)單元開始認(rèn)識(shí)高分子，有助于較為方便地理解聚合物的結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系，有助于通過結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與調(diào)節(jié)來獲得預(yù)期性能的聚合物。 那么，如何獲得多樣性的聚合物，以滿足各種需要？這一問題實(shí)際上是考慮有關(guān)“什么”和“如何”的問題，即選用什么結(jié)構(gòu)單元、將得到什么聚合物；或者要得到什么樣的聚合物，需要選取什么結(jié)構(gòu)單元？結(jié)構(gòu)單元之間又該如何連接？下面給出簡(jiǎn)明的敘述。 ①結(jié)構(gòu)單元是只含有碳-碳鍵還是也含有碳-氧（氮)鍵：含有雜原子的具有較好的柔順性。若碳-氧鍵是酯基的一部分，則可能具有降解性。 ②結(jié)構(gòu)單元是否含有不飽和碳-碳雙鍵：如果含有孤立雙鍵，順式分子鏈具有較好的柔順性；如果含有共軛雙鍵，則呈剛性或者可能形成液晶高分子。不飽和碳-碳雙鍵，還提供了發(fā)生化學(xué)交聯(lián)的可能性。 ③結(jié)構(gòu)單元含有怎樣的取代基：如果取代基有差異，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)單元含有手性碳原子，聚合物具有旋光異構(gòu)；如果取代基有極性，分子鏈之間將有較強(qiáng)的相互作用，聚合物就有較高的機(jī)械強(qiáng)度；如果取代基含有可形成氫鍵的氧或氮原子，則可以通過氫鍵組裝成支鏈高分子。 ④構(gòu)成長(zhǎng)鏈的結(jié)構(gòu)單元有一種還是多種：決定所形成的聚合物是均聚物還是共聚物。不同結(jié)構(gòu)單元之間，可能構(gòu)成無規(guī)、嵌段、接枝或交替的共聚物；結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的均聚物、共聚物之間，還可以適當(dāng)配伍，形成物理共混的聚合物。 ⑤結(jié)構(gòu)單元通過共價(jià)鍵相互連接生長(zhǎng)的情況：向兩端延伸形成線型長(zhǎng)鏈；除了向兩端，還朝某些方向生長(zhǎng)，得到帶有無規(guī)或有規(guī)支鏈的長(zhǎng)鏈；如果不同長(zhǎng)鏈之間通過共價(jià)鍵連接到一起，則得到體型結(jié)構(gòu)的聚合物。 以聚酰胺為例，尼龍為常見的一般聚酰胺，而聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺能溶致形成液晶，是一種功能性高分子。聚氨基酸也可以看成一類聚酰胺，當(dāng)基團(tuán)R為時(shí)，即為聚谷氨酸芐酯（PBLG)，而當(dāng)R為時(shí)，則為聚羥乙谷氨酸（PHEG)，前者疏水，后者親水，兩者的共聚物呈兩親性。PHEG側(cè)基上的羥基，也許可以通過氫鍵，與適當(dāng)?shù)母叻肿踊虻头肿恿炕衔锝M裝成為新的聚合物。 可見，無論是天然高分子，還是合成高分子；無論是共價(jià)鍵接的聚合物，還是相互作用結(jié)合起來的聚合物，它們都含有重復(fù)連接的基本單元，可通稱為“結(jié)構(gòu)單元”。聚合物*根本的差別，其實(shí)就是基本單元的不同及其連接方式的差異。于是，聚合物的設(shè)計(jì)與構(gòu)建，首先是“結(jié)構(gòu)單元”的組成與組合的探究。 2.1.2分子鏈的可能組合 結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的長(zhǎng)鏈，本身有分子量的大小及其分布、剛?cè)嵝缘牟顒e；長(zhǎng)鏈之間又有若干種組合。 ①構(gòu)成各種分子鏈的結(jié)構(gòu)單元內(nèi)部或者若干個(gè)結(jié)構(gòu)單元（或稱為鏈段)之間的共價(jià)鍵，發(fā)生不同程度的內(nèi)旋轉(zhuǎn)，呈現(xiàn)相應(yīng)的剛性或柔性。聚合物柔順與否，取決于結(jié)構(gòu)單元的共價(jià)鍵類型（碳-碳單鍵或雙鍵、碳-雜原子單鍵或非碳單鍵)和組成（極性大小或形成氫鍵的可能、取代基的位阻效應(yīng))等。 ②分子鏈或鏈段之間以一定的有序程度排列，即為聚合物通常出現(xiàn)的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)：非晶態(tài)和結(jié)晶態(tài)。分子鏈排列有序程度的高低，仍然與結(jié)構(gòu)單元的組成（如取代基所造成的等規(guī)度大小、極性大小或形成氫鍵的可能)和組合（如無規(guī)共聚或嵌段共聚)等緊密相關(guān)。 ③在外力作用下，分子鏈或鏈段擇優(yōu)排列使非晶態(tài)或結(jié)晶態(tài)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的取向態(tài)。 ④當(dāng)分子鏈由含有液晶原的結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成時(shí)，聚合物可呈液晶態(tài)。分子鏈含其他特殊結(jié)構(gòu)時(shí)，聚合物也可能呈液晶態(tài)。易于發(fā)生強(qiáng)相互作用的化合物之間，有可能組裝成超分子液晶。液晶高分子有自增強(qiáng)、光敏或動(dòng)態(tài)功能特性等。 ⑤非晶態(tài)、結(jié)晶態(tài)和液晶態(tài)等各種聚集態(tài)的高分子鏈，經(jīng)物理混合或化學(xué)共聚（嵌段或接枝)得到的聚合物為多相體系，相分離程度取決于組分之間的相容性。不同分子鏈之間的相容性，仍然和結(jié)構(gòu)單元組成有關(guān)。可能發(fā)生氫鍵等相互作用的分子鏈之間，具有較好的相容性，而分子鏈之間能否發(fā)生相互作用，取決于其結(jié)構(gòu)單元含有怎樣的基團(tuán)。 可見，分子鏈及其組合是認(rèn)識(shí)高分子的較高層次，但仍與結(jié)構(gòu)單元有關(guān)。結(jié)構(gòu)單元依然可以看成認(rèn)識(shí)聚合物、調(diào)節(jié)或改變聚合物的根本切入點(diǎn)，它將影響乃至改變聚合物的其他層次結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致聚合物做出不同程度的響應(yīng)或變化，即呈現(xiàn)性能或功能。 2.2聚合物的結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系 聚合物的性能取決于結(jié)構(gòu)，包括結(jié)構(gòu)單元、分子鏈以及鏈間排列等各層次結(jié)構(gòu)均有貢獻(xiàn)。 ①含有較多碳-氧單鍵的分子鏈較為柔順。例如，由具有相同結(jié)構(gòu)單元而數(shù)均分子量分別是1000、2000或4000的聚乙二醇與同一異氰酸酯加聚得到的聚氨酯，碳-氧單鍵的含量不同，其柔軟性和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度存在明顯的差異。 ②若結(jié)構(gòu)單元中含有某些功能基團(tuán)，分子鏈較為柔順的化學(xué)活性較高。例如，脂肪族聚酯、聚碳酸酯、聚原酸酯和聚酸酐等含有水敏弱鍵，可以發(fā)生水解，而聚烯烴、聚醚、芳香族聚酯、聚酰胺和聚砜等大都不易發(fā)生水解[4]。 ③由含有H—O：或H—N：（：表示孤電子對(duì))的結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的高分子，可能形成鏈間或鏈內(nèi)氫鍵，相互作用較強(qiáng)，抗外力破壞能力較高，溶解性較差，如聚酰胺、聚乙烯醇具有良好的力學(xué)性能，纖維素和殼聚糖難溶
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