[科普中国]-高分子链柔性

高分子链的柔顺性是指高分子链内c-c键发生内旋转使高分子链表现出卷曲能力的大小，并会对高分子链的性质产生影响。

c-c单键的内旋转高分子链的柔顺性是指高分子链内c-c键发生内旋转使高分子链表现出卷曲能力的大小，并会对高分子链的性质产生影响。c-c单键的内旋转是决定高分子链柔性主要原因。1

高分子链柔性的分类静态柔顺性静态柔顺性与链得柔性，取代基大小、极性和整个分子链的长度有关。静态柔顺性又称平衡态柔性，指的是高分子链处于较稳定状态时的蜷曲程度。

动态柔顺性动态柔顺性又称动力学柔性，指分子链从一种平衡态构象转变成另一种平衡态构象的容易程度。构象转变越容易，转变速率越快，则分子链的动态柔性越好。

动态柔顺性与对高分子施加作用力的快慢有关。

施加快速作用力时柔性变差；

施加慢速作用力时柔性展现。

理想柔性忽略一切对柔性产生影响的因素，因此c-c单键可自由的进行内旋转且没有障碍。

影响因素影响高分子链柔性的主要因素：
（1）主链结构的影响：主链结构对高分子链的刚柔性的影响起决定性的作用。
（2）取代基的影响：取代基团的极性、取代基沿分子链排布的距离、取代基在主链上的对称性和取代基的体积等对高分子链的柔性均有影响。
（3）交联的影响：当高分子之间以化学键交联起来时，交联点附近的单键内旋转便受到很大的阻碍。
高分子结构包括高分子链结构和聚集态结构两方面。链结构又分近程结构和远程结构。近程结构属于化学结构，又称一级结构。远程结构又称二级结构，是指单个高分子的大小和形态、链的柔顺性及分子在各种环境中所采取的构象。

链柔性增加的方法增加单体；

外加增塑剂。

柔性链高分子柔性链高分子是指主链上的化学键有内旋转自由度的高分子。对任一选定的键来说，它的前一个键与后一个键的相对位置可以是左式G、右式G′或反式T。

主链上的化学键有内旋转自由度的高分子。虽然碳-碳主链上相邻化学键的键角是固定的，对任一选定的键来说，它的前一个键与后一个键的相对位置可以是左式G、右式G′或反式T。如果相邻的几个键都取 G的连续序列，主链就会弯成圈；如果相邻的s个键取适当的G、G′、T序列，可以使第(s+1)个结构单元位于第一个结构单元的任何空间方向。因此可以设想用一个等效的几何链来代表分子链，这个几何链由许多自由连接的棒组成，两根相邻棒之间的指向在空间任何方向是同样可几的，每根棒都代表分子链上s个相邻键。这个等效的几何链的末端间距完全符合无规行走模型，即末端距符合高斯分布，这样的高分子链称为柔性链，即在比键长大得多的尺寸来看，分子链是可以自由弯曲的，要相隔s个键才能使第(s+1)个键与第一个键的指向不相关。所以s值就反映了分子链的柔性程度，s值愈小，分子链的柔性愈好。
高分子链的柔性对高分子平均尺寸的影响是高分子链的恒稳态柔性，它决定于主链内旋转异构的序列，即主链内旋转异构的位能差。高分子链在热激发下或在外力作用下，主链从一个内旋转异构序列转变到外力作用下更有利的内旋转异构序列。这种改变的难易程度或内旋转异构的转换速率决定于主链内旋转异构体之间的位垒高度，反映高分子链的动态柔性。位垒愈低，内旋转异构的转换愈快，分子链的动态柔性愈好。
双烯类聚合物的双键两侧的单键和聚二甲基硅氧烷、聚醚主链的醚键的内旋转位垒较小，动态柔性好。如果烯类聚合物有大的侧基（如聚乙烯咔唑），它的主链的内旋转位垒较大，动态柔性就差。分子链的动态柔性愈好，玻璃化温度愈低。

本词条内容贡献者为:

曹慧慧 - 副教授 - 中国矿业大学