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1、Chapter 1 绪论,本 章 内 容,1.1 高分子的基本概念,1.2 聚合物的分类和命名,1.6 线形、支链形和交联,1.5 大分子微结构,1.4 分子量及其分布,1.3 聚合反应,（*）,（）,（*）,1.7 聚集态和热转变,1.8 高分子材料和力学性能,1.2 聚合物的分类和命名,来 源,天然高分子：自然界天然存在的高分子。 纤维素、蛋白质、淀粉等,合成高分子：由单体聚合人工合成的高分子。 聚酯、聚酰胺等,1.分类,1.2 聚合物的分类和命名,改性高分子：经化学改性后的天然高分子。,性质和用途,橡胶(rubber)： 定义：具有可逆形变的高弹性聚合物材料。 制备：以聚合物为基体材料加
2、入适当种类和适当数量的助剂（如硫化剂、硫化促进剂、防老剂、填料等），经过塑练，使其具有可塑性，加热加压交联后成为具有高弹性的材料。 特点：高弹性；易形变且可逆；分子量大（几十万）。,通用型橡胶：丁苯(butadiene styrene)橡胶、顺丁(cis 1.4 polybutadiene)橡胶、天然橡胶。 特种型橡胶：丁腈(butyronitrile)橡胶、硅(silicone)橡胶、氯丁(chlorobutadine)橡胶。,分类：,特点：弹性模量大；形变小；强度高；分子量小（一般为几万）。 制备：以聚合物为基体材料加入适当助剂（溶剂、防静电剂、柔顺剂和染料等）配制成的可以进行抽丝加工的高
3、分子材料。 分类,纤维(fiber),天然纤维（棉、毛、丝、麻等） 化学纤维,人造纤维 合成纤维,人造纤维(rayon) ：将天然高分子经化学处理再加工纺制 。 如粘胶纤维(viscose fiber)、醋酸纤维(cellulose acetate)。 合成纤维(synthetic fiber)：聚合物经加工纺制而成的纤维。 如涤纶(terylene)、锦纶(nylon)、腈纶(acrylon)、维尼纶 (vinylon)等。,塑料(plastics) ：具有塑性行为的材料。 制备：以聚合物为基体材料，添加其它助剂（增塑剂、润滑剂、填料、抗氧剂等），经加工形成的可进行塑性加工的高分子材料。 特
4、点：弹性模量介于橡胶和纤维之间；形变量中等。 分类：,热塑性塑料 (thermoplastics) 热固性塑料 (thermoset),线形(linear)或支链形(branched) ，可熔可溶。 如聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯(polypropylene)等。,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。,根据受热行为分,交联结构，不溶不熔。 如酚醛树脂(bakelite)、环氧树脂(epoxide resin)、脲醛树脂(urea formaldehyde resin)等。,按使用性能分为,通用塑料 工程塑料,塑料、橡胶、纤维的区分： 分子量大小、形变能力等
5、的不同，但并无严格界限。 聚氯乙烯：既是典型的塑料，又可纺丝制成纤维（氯纶） 。 聚丙烯：是常见的塑料制品，也可制成丙纶纤维。 聚酰胺(polyamide)：既可作工程塑料使用，又可作合成纤维使用。,涂料,涂于物体表面能成坚韧的薄膜、起装饰和保护作用的聚合物材料。,指具有良好的粘合性能，可将两种相同或不相同的物体粘接在一起的连接聚合物材料。,指高分子主链和侧链上带有反应性功能基团，并具有可逆或不可逆的物理功能或化学活性的一类高分子。具有特殊功能与用途，但用量不大的精细高分子材料。,胶粘剂,功能高分子,主链元素链原子组成,碳链聚合物：主链（链原子）完全由C原子组成。绝大部分烯类、双烯类聚合物属于
6、这一类。,杂链聚合物：链原子除C外，还含O,N,S等杂原子。如：聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚醚等。,元素有机聚合物：大分子主链中没有碳原子，主要由Si、B、Al、O、N、S、P等原子组成，侧基则由有机基团组成。,无机高分子：主链和侧链均无碳原子，如：硅酸盐等。,聚乙烯,聚丙烯,聚乙二醇,尼龙6,聚二甲基硅氧烷,乙烯醇为假想的单体，聚乙烯醇实际上是聚乙酸乙烯酯的水解产物。,（2）由两种单体经缩聚反应合成的高分子（表明或不表明产物类型） 表明产物类型：“聚”+ 两单体生成的产物名称，如 对苯二甲酸和乙二醇的缩聚产物叫“聚对苯二甲酸乙二酯” 己二酸和己二胺的缩聚产物叫“聚己二酸己二胺” 不表明产物类型：
7、单体名称或简称加后缀“树脂”或“橡胶”，如 苯酚 甲醛 “酚醛树脂” 尿素 甲醛 “脲醛树脂” 丁二烯苯乙烯 “丁苯橡胶” 甘油（丙三醇） 邻苯二甲酸酐 “醇酸树脂”,涤纶 聚对苯二甲酸乙二醇酯（聚酯） 丙纶 聚丙烯 锦纶 聚酰胺（尼龙），后面加数字区别。 如尼龙-66，尼龙-6。 腈纶 聚丙烯腈 有机玻璃 聚甲基丙烯酸甲酯 电木 酚醛树脂,II. 商品名,“纶”来自英文后缀的音译字“lon”,（合成纤维最普遍，我国以“纶”作为合成纤维的后缀）,部分常见高分子化合物的英文缩写名称,高分子材料就在我们身边,日前，卫生部等六部委发通知称，自2011年6月1日起，禁止生产聚碳酸酯(PC)婴幼儿奶瓶，
8、和其他含双酚A的婴幼儿奶瓶。有关双酚A的危害研究屡见报端与网络论坛。如何慧眼鉴别双酚A？双酚A到底是什么？ 什么塑料制品含双酚A 双酚A，其实这是双酚基丙烷(BPA)的简称，它是聚碳酸酯PC的重要原料，像在食品包装容器、婴儿奶瓶等常见生活用品都可能含有双酚A，但是双酚A这种物质在加热时很可能会析出渗透到食物和饮料当中，很可能对人体正常代谢构成扰乱，而且还会影响婴儿的发育、免疫力，甚至有致癌的可能，而且双酚A中还有雌性荷尔蒙的效果，可能会导致婴儿出现女性化变化。,相关链接 塑料制品上的数字含义,数字“1”代表PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)： 一般的矿泉水、碳酸饮料和功能饮料瓶都用这一材质。其耐热
9、至70易变形，长时间重复使用可能会释放出有害物质。高温天气尽量不要把矿泉水长期存放在露天或车里，也不要直接把开水冲进矿泉水瓶里。,相关链接 塑料制品上的数字含义,数字“2”代表HDPE(高密度聚乙烯)： 常见白色药瓶、清洁用品、沐浴产品。不要循环使用，比如用来作为水杯，或者用来做储物容器装其他物品。 数字“3”代表PVC(聚氯乙烯)： 常见雨衣、建材、塑料膜、塑料盒等。可塑性优良，价钱便宜，故使用很普遍。只能耐热81，高温时容易有不好的物质产生，很少被用于食品包装。难清洗易残留，不要循环使用。聚氯乙烯材质目前还没有用来盛装饮料。,相关链接 塑料制品上的数字含义,数字“4”代表LDPE(低密度聚
10、乙烯)： 目前市场上的保鲜膜、塑料膜等多用这种材质，但它耐热性不强，但对在微波炉内使用情况是否有害，目前还没有切实证据，不过依然建议大家在将食物放入微波炉加热前，取下包裹着的保鲜膜。 数字“5”代表PP(聚丙烯)： 微波炉餐盒采用这种材质制成，耐130高温，透明度差，这是可以放进微波炉的塑料盒，在小心清洁后可重复使用。有些餐盒盒体以5号PP制造，但盒盖却以6号PS(聚苯乙烯)制造，PS透明度好，但不耐高温，所以不能与盒体一并放进微波炉。,相关链接 塑料制品上的数字含义,数字“6”代表PS(聚苯乙烯)： 是用于制造碗装泡面盒、发泡快餐盒的材质，不能用于装强酸(如柳橙汁)、强碱性物质，不能放进微波
11、炉中，以免因温度过高而释出有害物质。 数字“7”代表PC(其它类)： 常见水壶、太空杯、奶瓶。质量差或使用不当，可能会析出对人体有害的物质双酚A，使用时不要高温加热，不要在阳光下直晒。,III. 结构系统命名法,命名程序： (1) 确定重复结构单元； (2) 按规定排出重复结构单元中的次级单元（即取代基）的次序：主链上带取代基的C原子写在前，然后， （i） 先排侧基最少的元素； （ii） 再排有取代基的元素； （iii）当主链上有杂原子时，先排杂原子。 (3) 给重复结构单元命名：按小分子有机化合物的IUPAC命名规则给重复结构单元命名； (4) 给重复结构单元命名，并冠以前缀“聚”。,聚(亚
12、氨基己基亚氨基己二酰） 聚己二酰己二胺 尼龙-66,聚(氧化1-氟代亚乙基) 聚氧化氟乙烯,聚1-(甲氧基羰基)-1-甲基乙烯 聚丙烯酸甲酯,1.3 聚合反应,聚合反应的分类,按单体和聚合物的组成结构变化分类,按聚合机理分类,加聚反应,缩聚反应,逐步聚合,连锁聚合,或按反应过程中有无小分子生成分类,聚合反应：由低分子单体合成聚合物的反应。,除极少数无机低分子如水、氨、硫化钠、硫等可以参与某些聚合反应外，绝大多数高分子化合物的单体都是有机物。,自由基聚合,阳离子聚合,阴离子聚合,配位离子聚合,1.3 聚合反应,开环聚合,.,无副产物,加聚与缩聚的区别,从元素组成变化来看，反应时无低分子副产物产生
13、，分子量是其单体的整数倍，应归属于加聚反应；但从产物中官能团结构特征看，类似于缩聚反应。,此外，随着高分子化学的发展导致了许多新的聚合方法的出现，如异构化聚合、氢转移聚合、成环聚合、基团转移聚合等，很难归纳到上述分类方法中。,聚加成(polyaddition),一些消去反应(elimination reaction)，如：,有低分子副产物析出，类似于缩聚反应；但产物却与烯类单体加聚物类似,元素组成变化类似加聚而产物结构类似缩聚物的反应。,自由基聚合：活性中心为自由基 阳离子聚合：活性中心为阳离子 阴离子聚合：活性中心为阴离子 配位离子聚合：活性中心为配位离子,连锁聚合反应又分为：,逐步聚合（S
14、tep Polymerization）,单体分子或其二聚体、三聚体、多聚体间通过多次缩合反应逐步形成高分子量聚合物的反应。 在低分子转变成聚合物的过程中反应是逐步进行的，即每一步反应的速率和活化能大致相同。,逐步缩合反应，反应中有小分子物质生成,不同聚合反应制备的聚合物的分子量和转化率关系比较：,图1 分子量转化率关系 1-自由基聚合；2-阴离子活性聚合；3-缩聚反应,1.4 分子量及其分布,1.4 分子量及其分布,低分子部份对数均分子量有较大的贡献。,测定方法：光散射法 对分子量大的聚合物敏感，更准确反映高分子的性质。,粘均分子量（Viscosity- average molecular w
15、eight）,对于一定的聚合物-溶剂体系，其特性粘数和分子量 的关系如下：,一般，值在0.50.9之间。,Mark-Houwink方程,其中，为聚合物的特性黏度，由实验测得； K, 是与聚合物、溶剂有关的常数,用粘度法测定的相对分子质量称为粘均分子量。,粘度法测定聚合物相对分子质量是实验室和工业上常用的方法。,例：设一聚合物样品，其中分子量为104的分子有10 mol, 分子量为 105 的分子有5 mol, 求分子量. （值为0.6。）,分子量的分布,高分子分子量多分散性的表示方法 单独一种平均分子量不足以表征聚合物的性能，还需要了解分子量多分散性的程度 以分子量分布指数表示 即重均分子量与数均分子量的比值，Mw / Mn Mw / Mn 分子量分布情况 1 均一分布 接近 1 (1.5 2） 分布较窄 远离 1 (20 50) 分布较宽,高聚物的分子量分布曲线,2、 以分子量分布曲线表示,可通过曲线形状，直观判断分子量分布的宽窄,分子量分布是影响聚合物性能的因素之一 分子量过高的部分使聚合物强度增加，但加工成型时塑化困难 低分子量部分使聚合物强度降低，但易于加工 不同用途的聚合物应有其合适的分子量分布: 合成纤维 分子量分布宜窄 塑料薄膜 橡胶,分子量分布可较宽,第二讲课后作业,P17 计算题1、2,