剛性鏈

剛性鏈是指不能在溶液中自由捲曲形成無規線團的剛直分子鏈。

基本介紹

• 中文名：剛性鏈
• 外文名：stiff chain
• 有關學科：化學
• 領域：化工

定義

剛性鏈是指不能在溶液中自由捲曲形成無規線團的剛直分子鏈，具有剛性鏈結構的聚合物基本上有兩種類型。指主鏈不能內旋轉，或雖有內旋轉但並不改變鏈的方向，因而分子不會彎曲而形成的棒狀高分子鏈；或者由於鏈內基團間的相互作用(特別是 氫鍵的作用)使分子鏈的平衡態構象並不取決於最大的構象熵，而是取決於最大的鏈內基團間的相互作用能，從而形成α螺旋結構、雙螺旋結構和橢球狀結構的高分子鏈。

類型

一類是主鏈不能內旋轉的，如聚乙炔。由於整個分子形成一個大共軛體系，使得分子鏈顯得很剛硬。如把苯環或芳香環引入高分子主鏈中，並儘量減少環與環之間單鍵的數目，也能獲得具有剛性鏈結構的聚合物。如聚對二甲苯、聚苯醚，聚對苯等耐高溫聚合物，以及梯形和螺形聚合物。第二類是結構單元間有強烈相互作用的聚合物，主要是氫鍵或極性基團的相互作用。如纖維素、蛋白質和核酸等許多天然聚合物中，氫鍵形成剛性的鏈結構。

剛性鏈高分子結構

在一定條件下，由於溶劑分子的作用，溶液中的剛性鏈高分子的分子鏈往往不是完全剛性的，它可以有一定程度的柔性，即仍有一定程度的單鍵內旋轉自由度，因此溶液中的高分子可以取從柔性鏈的擴張高斯線團到棒狀、α螺旋、橢球狀之間的過渡形態，這取決於高分子鏈內共軛的缺陷、基團間相互作用、溶劑的性質、溫度、溶液的濃度。
同一種高分子在溶劑、濃度、溫度改變時也可能出現從高斯線團到 α螺旋、線列型或膽甾型液晶微區、橢球的轉變及其逆轉變，這是鏈內基團間的相互作用和鏈內基團與溶劑分子間相互作用改變時對高分子在溶液中的形態的影響。