材料化学复习高分子部分.pptx

1.1 按成品的性能与用途分按成品的性能与用途分1.3 聚合物的分类聚合物的分类(classification)及命名及命名(nomenclature)1.聚合物的分类聚合物的分类 橡胶橡胶(rubber)：定义定义：具有可逆形变的高弹性聚合物材料具有可逆形变的高弹性聚合物材料 特点：特点：高弹性；易形变且可逆；分子量大（几十万）。高弹性；易形变且可逆；分子量大（几十万）。通用型橡胶通用型橡胶：丁苯：丁苯(butadiene styrene)橡胶、顺丁橡胶、顺丁(cis 1.4 polybutadiene)橡胶、天然橡胶。橡胶、天然橡胶。特种型橡胶特种型橡胶：丁腈：丁腈(butyronitrile)橡胶、硅橡胶、硅(silicone)橡胶、氯丁橡胶、氯丁(chlorobutadine)橡胶。橡胶。分类分类：三大合成材料：三大合成材料：橡胶、纤维、塑料橡胶、纤维、塑料 特点特点：弹性模量大；形变小；强度高；分子量小（一般为几万）。弹性模量大；形变小；强度高；分子量小（一般为几万）。分类分类：纤维纤维(fiber)天然纤维（棉、毛、丝、麻等）天然纤维（棉、毛、丝、麻等）化学纤维化学纤维人造纤维人造纤维合成纤维合成纤维人造纤维人造纤维(rayon)：将天然高分子经化学处理再加工纺制将天然高分子经化学处理再加工纺制 如粘胶纤维如粘胶纤维(viscose fiber)、醋酸纤维、醋酸纤维(cellulose acetate)。合成纤维合成纤维(synthetic fiber)：聚合物经加工纺制而成的纤维。聚合物经加工纺制而成的纤维。如涤纶如涤纶(terylene)、锦纶、锦纶(nylon)、腈纶、腈纶(acrylon)、维尼纶、维尼纶 (vinylon)等。等。塑料塑料(plastics)：塑性：塑性：受外力作用时，发生形变，外力取消后，仍能受外力作用时，发生形变，外力取消后，仍能保持受力时的状态的行为。保持受力时的状态的行为。定义定义：具有具有塑性行为塑性行为的材料的材料 特点：特点：弹性模量介于橡胶和纤维之间；形变量中等。弹性模量介于橡胶和纤维之间；形变量中等。分类：分类：热塑性塑料热塑性塑料(thermoplastics)热固性塑料热固性塑料(thermoset)线形线形(linear)或支链形或支链形(branched)，可熔可溶。，可熔可溶。如聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯如聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯(polypropylene)等，等，强度大、具有金属某些特点的聚合物，可作强度大、具有金属某些特点的聚合物，可作为机械的零部件。如聚苯醚、聚碳酸酯等。为机械的零部件。如聚苯醚、聚碳酸酯等。根根据据受受热热行行为为分分交联结构，不溶不熔。交联结构，不溶不熔。如酚醛树脂如酚醛树脂(bakelite)、环氧树脂、环氧树脂(epoxide resin)、脲醛树脂、脲醛树脂urea formaldehyde resin)等。等。按按使使用用性性能能分分为为通用塑料通用塑料工程塑料工程塑料塑料、橡胶、纤维的区分塑料、橡胶、纤维的区分：分子量大小、形变能力等的不同，但并无严格界限。分子量大小、形变能力等的不同，但并无严格界限。聚氯乙烯聚氯乙烯：既是典型的塑料，又可纺丝制成纤维：既是典型的塑料，又可纺丝制成纤维（氯纶）（氯纶）。聚丙烯聚丙烯：是常见的塑料制品，也可制成丙纶纤维。：是常见的塑料制品，也可制成丙纶纤维。聚酰胺聚酰胺(polyamide)：既可作工程塑料使用，又可作合成纤：既可作工程塑料使用，又可作合成纤 维使用维使用按用途细分还有：按用途细分还有：涂料涂料(coating)、粘结剂（、粘结剂（adhensive)等等1.2 按主链按主链(main chain)结构分结构分1）碳链）碳链(carbon chain)聚合物：聚合物：大分子主链由碳原子组成。绝大多数烯类大分子主链由碳原子组成。绝大多数烯类(olefin)和二烯和二烯(diolefin)类聚合物类聚合物2）杂链）杂链(heterochain)聚合物：聚合物：主链上除主链上除C外还有外还有O、N、S等杂原子。如：聚酯等杂原子。如：聚酯(polyester)、聚醚聚醚(polyether)、聚氨酯、聚氨酯(polyurethane)、聚硫橡胶、聚硫橡胶(thio rubber)等。等。3元素有机聚合物（半有机高分子）：）元素有机聚合物（半有机高分子）：主链上无碳原子，主要由硅、铝、氧、氮、硫等元素组成，但侧主链上无碳原子，主要由硅、铝、氧、氮、硫等元素组成，但侧基由有机基团组成，如烷基、芳基等。如：有机硅橡胶。基由有机基团组成，如烷基、芳基等。如：有机硅橡胶。4）无机高分子：）无机高分子：主链和侧基均无碳原子。主链和侧基均无碳原子。1.3 按高聚物的热性质分类按高聚物的热性质分类1）热固性高聚物）热固性高聚物受热变成永久固定形状的高聚物，不可再熔融或再成型。受热变成永久固定形状的高聚物，不可再熔融或再成型。从化学结构上将，当加热时，高聚物的线型链之间形成永久的交联，产从化学结构上将，当加热时，高聚物的线型链之间形成永久的交联，产生不可再流动的坚硬体型结构，继续加热、加压只能造成链的断裂，引生不可再流动的坚硬体型结构，继续加热、加压只能造成链的断裂，引起性质的严重破坏。起性质的严重破坏。例例:环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、有机硅树脂、聚氨酯等。环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、有机硅树脂、聚氨酯等。2）热塑性高聚物）热塑性高聚物在熔融状态下使它成型（塑化），冷却后定型，但是可以再加热又形成在熔融状态下使它成型（塑化），冷却后定型，但是可以再加热又形成新的形状，如此反复。新的形状，如此反复。从结构上看，没有大分子链的严重断裂，性质也不发生显著变化。从结构上看没有大分子链的严重断裂，性质也不发生显著变化。例：聚乙烯、聚氯乙烯、例：聚乙烯、聚氯乙烯、ABS树脂、聚酰胺。树脂、聚酰胺。商品命名法商品命名法含酰胺键含酰胺键CONH的聚酰胺类，统称的聚酰胺类，统称尼龙尼龙。尼龙尼龙-66 己二胺己二胺(hexanediamine)和己二酸和己二酸(adipic acid)合成的产物，学名聚己二酰己二胺。合成的产物，学名聚己二酰己二胺。尼龙尼龙-610己二胺己二胺(hexanediamine)和癸二酸和癸二酸(sebacic acid)合成的产物，学名聚癸二酰己二胺。合成的产物，学名聚癸二酰己二胺。尼龙尼龙-6是己内酰胺是己内酰胺(caprolactam)或或-氨基已酸的产氨基已酸的产 物，学名：聚己内酰胺。物，学名：聚己内酰胺。l尼龙尼龙-66：表示原料中胺和酸的碳原子：表示原料中胺和酸的碳原子数，前胺后酸。数，前胺后酸。Addition PolymerizationCondensation Polymerization烯类单体烯类单体双键双键(double bond)加加成成官能团官能团(functional group)之间之间的缩合的缩合形成以碳链为主的大分子，称形成以碳链为主的大分子，称加加聚物聚物形成的大多为杂链聚合物，称形成的大多为杂链聚合物，称缩缩聚物聚物分子量分子量是单体分子量的是单体分子量的整数倍整数倍分子量分子量不再是不再是单体分子量的单体分子量的整数整数倍倍加聚物结构单元组成与其单体相加聚物结构单元组成与其单体相同，电子结构有所改变同，电子结构有所改变有低分子产生有低分子产生，缩聚物的结构单，缩聚物的结构单元比单体少若干原子元比单体少若干原子加聚与缩聚的区别加聚与缩聚的区别Chain PolymerizationStep Polymerization需活性中心需活性中心：自由基、阳离子或阴离子：自由基、阳离子或阴离子无特定的活性中心，无特定的活性中心，往往是带往往是带官能团单体间的反应官能团单体间的反应单体一经引发，迅速单体一经引发，迅速连锁增长，连锁增长，由链引发、由链引发、增长及终止等基元反应组成，各步反应速增长及终止等基元反应组成，各步反应速率和活化能差别很大率和活化能差别很大反应反应逐步进行逐步进行，每一步的反应，每一步的反应速率和活化能大致相同速率和活化能大致相同体系中只有单体和聚合物，体系中只有单体和聚合物，无无分子量递增分子量递增的的中间产物中间产物体系体系由由单体和分子量递增的单体和分子量递增的一一系列中间产物组成系列中间产物组成转化率随着反应时间而增加，转化率随着反应时间而增加，分子量变化分子量变化不大不大分子量分子量随着反应的进行随着反应的进行缓慢增缓慢增加加，转化率在短期内很高，转化率在短期内很高连锁聚合与逐步聚合的比较连锁聚合与逐步聚合的比较自由基聚合和离子聚合 引发剂、链引发、链增长、链转移、链终止、聚合机理特点、聚合反应特征聚合物结晶能力的影响因素 共聚物根据单体排列方式不同可分为无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物。无定型聚合物的两个特征温度、三个力学状态聚合物的平均分子量表示方法 高分子化合物的形状