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1、高分子材料科学基础Polymer Science Introduction,化学工程系 高分子研究所 于建 高彦芳 ,2005,高分子材料科学基础,2,高分子材料科学基础,高分子科学发展历程 高分子科学基础知识 高分子材料结构与性能 高分子材料现代表征分析方法 聚合物合成与制备 高分子材料高性能化设计与制备 高分子材料成型加工 通用高分子材料应用 功能高分子材料及其应用,2005,高分子材料科学基础,3,高分子科学基础知识,高分子科学基本概念 高分子材料命名与分类 高分子材料基本特性 高分子科学主要研究内容,2005,高分子材料科学基础,4,分子量,高,无机,有机,无机,有机,有机高分子,无机
2、高分子,高分子科学基本概念,2005,高分子材料科学基础,5,大分子 macromolecules,有机 Organic M,无机 Inorganic M,聚合物 polymer,合成高分子 Synthetical M,天然高分子 Natural M,生物高分子 Biologic M,高分子科学基本概念,2005,高分子材料科学基础,6,单体monomer,聚合物polymer,单体：用来合成聚合物的小分子物质,聚合反应：由单体变成聚合物的反应过程,聚合反应,polymerization,高分子科学基本概念,2005,高分子材料科学基础,7,特点 a.分子量高 b.由重复结构单元组成 c.重复
3、单元由共价键连接,含义 具有重复结构的高分子量物质，增减几个结构单元不明显影响其物理性能。与生物大分子有本质差别。,高分子科学基本概念,2005,高分子材料科学基础,8,结构单元：构成大分子链的与单体有关的最大结构 重复(结构)单元：构成大分子链的最小重复结构 单体单元：与单体分子组成相同的结构单元,一种单体：结构单元数=重复单元数=单体单元数 二种单体：重复结构单元数=结构单元数 / 2,高分子科学基本概念,2005,高分子材料科学基础,9,结构单元数=重复单元数=单体单元数,高分子科学基本概念,2005,高分子材料科学基础,10,重复结构单元数=结构单元数/2,高分子科学基本概念,2005
4、,高分子材料科学基础,11,聚合度：Degree of Polymerization (DP) DP：一般指重复单元数（n） Xn：结构单元数 一种单体得到的聚合物 DP=Xn 两种单体得到的聚合物 DP=Xn/2 or Xn=2DP,高分子科学基本概念,2005,高分子材料科学基础,12,高分子科学基础知识,高分子科学基本概念 高分子材料命名与分类 高分子材料基本特性 高分子科学主要研究内容,2005,高分子材料科学基础,13,聚合物命名,以单体命名为基础，前面冠以“聚”字,聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA,2005,高分子材料科学基础,14,聚苯乙烯 PS,聚对苯二甲酸乙二醇酯 PET,聚合物命
5、名,2005,高分子材料科学基础,15,以原料简名后缀“树脂”二字命名,苯酚+甲醛,酚醛树脂,尿素+甲醛,脲醛树脂,甘油+邻苯二甲酸酐,醇酸树脂,聚合物命名,2005,高分子材料科学基础,16,聚酯Polyester,聚酰胺 Polyamide,聚氨酯 Polyurethane,按聚合物的化学结构特征命名 1,聚合物命名,2005,高分子材料科学基础,17,聚碳酸酯Polycarbonate,聚酰亚胺 Polyimide,按聚合物的化学结构特征命名 2,聚合物命名,2005,高分子材料科学基础,18,按商品名称及外文缩写名称命名,国内商品名 国外商品名,聚对苯二甲酸乙二醇酯 涤纶 Dacron
6、、Terylen,聚己二酸己二胺 尼龙-66或锦纶 Nylon-66,聚甲基丙烯酸甲酯 有机玻璃 PMMA,聚异戊二烯 异戊橡胶,丁二烯和苯乙烯共聚物 丁苯橡胶,不同国家有不同的表示，但英文缩写为世界各国共同采用,聚合物命名,2005,高分子材料科学基础,19,聚合物英文缩写,聚合物命名,2005,高分子材料科学基础,20,IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry 国际纯化学和应用化学联合会),以有机化合物系统命名为基础， 外加一些修饰如poly, -co-, -cis- 等,比如：氯乙烯， Vinyl chloride
7、1-chloro-ethylene,适用于文献查阅与检索,聚合物命名,2005,高分子材料科学基础,21,按聚合反应类别分类,加聚物,缩聚物,开环聚合，异构化聚合，氢转移聚合，成环聚合等,两大类,聚合物分类,2005,高分子材料科学基础,22,按高分子主链结构分类,碳链聚合物：主链中只有碳链的聚合物，如：PVC, PE, PP, PS, PVAc等。 杂链聚合物：主链中除碳元素外，还有N, O, S等杂原子，如：聚醚，聚酰胺，聚氨酯等。 元素聚合物：主链中无碳，而是由Si, O, Al, Ti, B等元素构成。侧链有碳的称为元素有机高分子，如：聚二甲基硅氧烷。侧链也无碳元素的称为无机高分子。,
8、聚合物分类,2005,高分子材料科学基础,23,按分子形状分类,线性聚合物：低压PE, PVC, PS等。 支化聚合物：具有不同长度支链的聚合物。如：高压PE。 体形聚合物：高分子链间存在化学键，形成网状结构的聚合物。如：酚醛树脂，脲醛树脂等。 此外，还有星型、梳型、梯形聚合物等。,聚合物分类,2005,高分子材料科学基础,24,按其性能和用途分类,橡胶,纤维,塑料,以及涂料、粘合剂等,丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶,涤纶、锦纶、腈纶、维尼纶,聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯,聚合物分类,2005,高分子材料科学基础,25,按其功能分类,通用高分子材料,功能高分子材料,高分子复合材料
9、,聚合物分类,2005,高分子材料科学基础,26,高分子科学基础知识,高分子科学基本概念 高分子材料命名与分类 高分子材料基本特性 高分子科学主要研究内容,2005,高分子材料科学基础,27,分子量大，溶液粘度高; 高强度、高弹性，可作材料使用; 分子量多分散-平均分子量; 无沸点，难溶解等。,聚合物基本特性,2005,高分子材料科学基础,28,易加工性 注射成型 注射成型是最常用的塑料加工成型方法。首先将塑料加热的玻璃化温度以上使其软化，然后利用注塞或螺杆将熔融的塑料挤入模具。塑料在模具中冷却成型后，取出后就成为了具有一定形状的塑料制品。注射成型的优点是速度快。 挤出成型 挤出成型和注射成型
10、的原理类似，区别在于挤出时将熔融的塑料通过具有一定形状的口模挤出而不是注入模具。挤出成型的制品具有相同的截面形状。塑料管就是通过这种方法制成的。 重量轻,聚合物基本特性,2005,高分子材料科学基础,29,高分子科学基础知识,高分子科学基本概念 高分子材料命名与分类 高分子材料基本特性 高分子科学主要研究内容,2005,高分子材料科学基础,30,合成,结构,性能,应用,高分子化学,高 分 子 物 理,成型加工,高 分 子 设 计,高分子材料 科学与工程,高分子科学主要研究内容,2005,高分子材料科学基础,31,高分子合成及反应：聚合反应理论，新的合成方法及改性方法，高分子基团反应，高分子降解
11、，交联与老化的研究等。主要解决的是合成方法与结构之间的关系，属于高分子化学研究范畴。,高分子化学主要研究内容,2005,高分子材料科学基础,32,结构与性能之间关系：高分子分子量及分布的测定，聚集态结构及分子运动、热、力、光、电、磁等性质，属于高分子物理研究的范畴。,高分子物理主要研究内容,2005,高分子材料科学基础,33,成型加工及应用理论：成型方法，流变性能，塑、弹性理论，材料力学等。,成型加工主要研究内容,2005,高分子材料科学基础,34,从合成出发，设计制备具有预期性能和用途的新型高分子材料。但合成与应用之间并无直接的内在联系，故高分子设计必须以结构与性能、性能与应用的研究为依据，在积累大量合成实验以及合成-结构-性能-应用四方面数据的基础上，从中找出内在的联系规律。高分子设计七十年代提出，应用日益广泛。,高分子设计主要研究内容,