高分子材料的制备反应2课件.ppt

1、2.1 高分子与高分子材料高分子与高分子材料 2.1.1 基本概念基本概念 2.1.2 命名命名 2.1.3 分类分类 2.1.4 组成和成型加工组成和成型加工 2.1.5 聚合反应聚合反应 高分子化合物简称高分子，是由成百上千个原子组成的大分子构成的。大分子是由一种或多种小分子通过主价键一个接一个地连接而成的链状或网状分子。低分子和高分子之间并无严格界线，分子量在10000以上者常称作高分子化合物。分子量低于约1000的称为低分子，分子量介于高分子和低分子之间的称为低聚物，一般高聚物的分子量为104106 ，分子量大于这个范围的又称为超高分子量聚合物。一个大分子往往由许多相同的简单结构单元通

2、过共价键重复连接而成。分子量的大小对高聚物的性能影响很大，如分子量过小，机械强度差，分子量过大，给加工带来困难。主链：构成高分子骨架结构，以化学键结合的原子集合。侧链或侧基：连接在主链原子上的原子集合，又称支链。支链可以较小，称为侧基；可以较大，称为侧链。结构单元：又叫链节，是高分子中重复出现的那部分。聚合度：聚合物分子中，结构单元的数目叫聚合度，用n表示。若组成大分子的重复单元数很多，增减几个单元并不影响其物理性质，一般称此种聚合物为。若组成该种大分子的结构单元数较少，增减几个单元对聚合物的物理性质有明显的影响，则称为。广义而言，聚合物是总称，包括高聚物和低聚物，但谈及聚合物材料时，所称的聚

3、合物常常是指高聚物。由一种单体聚合而成的聚合物称为，由两种或两种以上单体共聚而成的聚合物称为。聚合物材料的强度与分子量密切相关。聚合物是分子量不等的同系列物的混合物，分子量或聚合度是一平均值。这种分子量的不均一性亦称为。或者说，在合成高聚物的过程中，由于各种因素的影响，所获得的高聚物是化学组成相同、结构不同而且相对分子质量不等的同系混合物。这种性质称为。高分子化合物的分子链内，存在许多单键，每一个键都可以旋转，大部分高分子链呈曲卷状。这种由于单键自由旋转而使分子在空间产生不同排布、有曲卷倾向的性能称为链的。柔顺性是高分子链的重要物理性能，它使高聚物具有高弹性、韧性和可塑性。迄今已有的高分子材料

4、约几百万种，命名比较复杂，通常聚合物和以聚合物为基础组分的高分子材料有三组独立的名称。是根据大分子链的化学结构而确定的名称。以单体或假想单体名称为基础，前面冠以“聚”字，就成为聚合物名称。大多数烯烃类单体高分子材料均采用此法命名。如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS），分别是乙烯、丙烯、氯乙烯和苯乙烯的聚合物；而聚乙烯醇则是假想单体乙烯醇的聚合物。该命名法方便，且把单体标明，故使用广泛。有些高分子材料，以这类材料中所有品种共有的特征化学单元名称来命名。如环氧树脂（EP）是一大类材料的统称，该类材料都具有特征化学单元环氧基。另如聚酰胺（PA）、聚酯等杂链高分子材料

5、也均以此法命名，它们分别含有特征化学单元酰胺基、酯基。还有些高分子材料，取生产该聚合物的原料名称来命名。如生产酚醛树脂的原料为苯酚和甲醛，生产脲醛树脂的原料为尿素和甲醛，取其原料简称，后面再加上“树脂”二字，构成高分子名称。共聚物的名称多从其共聚单体的名称中各取一字组成。有些共聚物为树脂，则再加“树脂”二字构成其新名，如ABS树脂，A、B、S三字母分别取自其共聚单体丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的英文名字头。商品名称或专利商标名称是由材料制造商自行命名的，许多厂家制订了形形色色的企业标准，由商品名不仅能了解到主要的高分子材料基材品质，有些还包括了配方、添加剂、工艺及材料性能等信息。习惯名称是沿用已久的

6、习惯叫法。如聚酰胺的习惯名称为，聚酯纤维习惯叫，聚丙烯腈纤维习惯叫等。许多聚合物化学名称的标准英文缩写因其简便而日益广泛地采用。缩写应采用，。(1)碳链聚合物 是指大分子主链完全由碳原子构成。绝大部分烯类和二烯类聚合物都属于这一类。常见的有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚丁二烯等。(2)杂链聚合物 是指大分子主链中除碳原子外，还有氧、氮、硫等杂原子。常见的这类聚合物如聚醚、聚酯、聚酰胺、聚脲、聚硫橡胶、聚砜等。(3)元素有机聚合物 是指大分子主链中没有碳原子，主要由硅、硼、铝、氧、氮、硫、磷等原子组成，但侧基却由有机基团如甲基、乙基、乙烯基、芳基等组成。典型的例子是有机硅橡胶。

7、如果主链和侧基均无碳原子，则成为无机高分子。根据以聚合物为基础组分的高分子材料的性能和用途分类，可将聚合物分成橡胶、纤维、塑料、粘合剂、涂料、功能高分子等不同类别。在使用条件下材料处于玻璃态或结晶态，主要利用其刚性、韧性作为结构材料者称为塑料；在使用条件下材料处于高弹态，主要利用其高弹性作为缓冲或密封的材料称为橡胶。纤维、粘合剂、涂料主要根据其用途来区分。近年来，一批新型高分子材料被赋予新的功能，如导电、导磁、光学性能、阻尼性能、生物功能等，于是又划分出一类新的功能高分子材料。严格地说，上述的分类方法不是很科学。因为一种高分子化合物，根据配方和加工方法、加工条件的不同，可能在一种条件下制作成塑

8、料，在另一种条件下又制作成纤维或粘合剂。例如聚氯乙烯在多数情况下用作塑料，但也可纺丝而制成氯纶纤维。尼龙和涤纶是典型的纤维，但生产尼龙、涤纶的原料聚酰胺和聚酯又是非常好的工程塑料原料。高分子材料也称为聚合物材料，它是以聚合物为基体组分的材料。但为获得各种实用性能或改善其成型加工性能，一般还有各种添加剂。不同类型的高分子材料需要不同类型的添加剂。高分子材料是通过各种适当的成型加工工艺而制成制品的。不同类型的高分子材料有不同的成型加工工艺。在成型加工过程中，物料的形态、结构都会发生显著变化，从而改变材料的性能。由低分子单体合成聚合物的反应称为。单体加成而聚合起来的反应称为。或者说，含有一种或多种不

9、饱和键的单体或环状化合物，在一定条件下，不饱和键或环被打开，并相互连接而成高分子化合物的反应称为。根据聚合物和单体元素组成和结构的变化，可将聚合反应分成和两大类。由同一种单体聚合而成高聚物的反应称为。由加聚反应而生成的聚合物称为加聚物，其元素组成与单体相同，加聚物分子量是单体分子量与聚合度的乘积。由两种或多种不同单体聚合而成高聚物的反应称为。加聚反应又可分为均聚反应和共聚反应。若在聚合反应过程中，除形成聚合物外，同时还有低分子副产品形成，则此种聚合反应称为，其产物称为缩聚物。由于有低分子副产物析出，所以缩聚物的元素组成与相应的单体不同，缩聚物分子量亦非单体分子量的整数倍。缩聚反应一般是官能团之

10、间的反应，大部分缩聚物是杂链聚合物。按照反应机理分类，可将聚合反应分成和两大类。烯类单体的加聚反应大部分属于，其特征是整个反应过程可划分成相继的几步基元反应，如链引发、链增长、链终止等。逐步聚合反应是指单体分子逐步形成高分子的反应。反应开始，大部分单体迅速聚合成二聚体、三聚体、四聚体等低聚物。然后，这些低聚物再彼此继续反应，使分子量不断增大。其特征是在低分子单体转变成高分子的过程中，反应是逐步进行的。了解均聚物、共聚物、多分散性和柔顺性的定义。工业上对聚合物的分类方法有哪些？按聚合物大分子链主链结构可将聚合物分为哪几种类型？试各举一例。试论述高聚物的结构特性及均聚物与共聚物的不同点。什么是加聚反应？什么是缩聚反应?连锁聚合反应与逐步聚合反应有何不同？