大學(xué)化學(xué)資料

1、第第 七七 章章 有機高分子化合物有機高分子化合物 與高分子材料與高分子材料 高分子化合物的基本概念高分子化合物的基本概念 特定結(jié)構(gòu)單元多次重復(fù)而成: 聚合度 CH 2CH2 聚乙烯 鏈節(jié) n 1. 高分子化合物的組成 2. 相對分子質(zhì)量 高分子化合物的相對分子質(zhì)量應(yīng)為： M = 鏈節(jié)化學(xué)式量n 但，同一高聚物，不同分子個體的聚合度并不相同。 因此，每一個大分子的相對分子質(zhì)量都不相同。 由于聚合度不同引起的高聚物相對分子 質(zhì)量各不相同的現(xiàn)象高聚物相對分子質(zhì) 量的多分散性。 高聚物鏈節(jié)相同而聚合度不同的混合物。 高聚物的相對分子質(zhì)量只有平均意義。 常用數(shù)均摩爾質(zhì)量表示。 高聚物這一特點使其一些性

2、質(zhì)表現(xiàn)出特 殊性，如：熔點，高聚物無明顯熔點，只有 軟化溫度。 數(shù)均摩爾質(zhì)量：假定在某一高分子試樣中含有 若干種相對分子質(zhì)量不相等的分子，該試樣的 總質(zhì)量為w，總摩爾數(shù)為n，種類數(shù)用i表示，第 i種分子的相對分子質(zhì)量為Mi，摩爾數(shù)為n i， 數(shù)均分子質(zhì)量，定義為 ? ? ? i i i ii n Mn n w M 2. 高聚物分子的幾何形狀高聚物分子的幾何形狀 線型結(jié)構(gòu)分子易蜷曲。制品有彈性(熱塑性) 體型(網(wǎng)狀)結(jié)構(gòu)大分子被化學(xué)鍵交聯(lián)起來， 不易蜷曲。制品無彈性和塑性（熱固性）。 高聚物的結(jié)構(gòu)和性能高聚物的結(jié)構(gòu)和性能 1. 高聚物的結(jié)構(gòu)特點 1 高聚物的相對分子質(zhì)量很大，所以，分子間力 很強

3、。因此，高聚物無氣態(tài)。 2 高分子鏈中有許多C-C鍵，此單鍵可按鍵角自 由旋轉(zhuǎn)。因此，高分子的形狀便有無數(shù)可能（構(gòu) 象） 高分子鏈的柔順性。 高分子內(nèi)旋轉(zhuǎn)形成許多構(gòu) 象可示意如右： 高分子由此產(chǎn)生了柔順性。 晶態(tài)大分子排列有序（三維）； 非晶態(tài)大分子排列無序； 取向態(tài)大分子經(jīng)拉伸后 定向排列（一維或二維有序）。 高聚物（晶態(tài)）中，小區(qū)域內(nèi)存在不同狀態(tài)： 晶區(qū)和非晶區(qū)。 一個大分子可穿過幾個不同的區(qū)域。 高聚物中晶區(qū)多是結(jié)晶度大，力學(xué)性能強。 3 高聚物的聚集態(tài)有： 兩相結(jié)構(gòu)模型 2. 高聚物的物理狀態(tài) 線性、非晶態(tài)高聚物恒定外力作用下的形變-溫 度曲線（熱-機械曲線）： T g：玻璃化溫度 T

4、 f：粘流化溫度 1 粘流態(tài)：TT f ， 分子動能大。大分子 可運動，具有流動性和 可塑性，不會復(fù)原，屬塑性變形。是高聚物的工 藝狀態(tài)； 除去外力，分子復(fù)原，屬高彈形變。高聚物柔 軟，有彈性。是橡膠的使用狀態(tài). 3 玻璃態(tài)：TTTg ，分子動能不大，大分子不 動，鏈段可動。受外力，大分子或蜷曲或伸展； 對應(yīng)于塑料。使用狀態(tài)是玻璃態(tài)，處于室溫； Tg-Tf差值??；Tg是塑料使用的最高溫度； 對應(yīng)于橡膠。使用狀態(tài)是高彈態(tài)，Tg應(yīng)低于室 溫。Tg-Tf差值大；Tg是橡膠使用的最低溫度。 討論： 對應(yīng)于纖維。使用狀態(tài)是玻璃態(tài)，處于室溫； Tg-Tf差值較大。 玻璃態(tài)（對塑料）、高彈態(tài)（對橡膠）是使

5、用狀態(tài)，粘流態(tài)是工藝狀態(tài)。 為便于加工，Tf應(yīng)低些。如塑料，Tf-Tg差應(yīng)小; 為利于使用，Tf應(yīng)高些。如橡膠。 3. 高 聚 物 的 性 能 1.基本性能：質(zhì)輕、有彈性、可塑性，絕緣，耐 蝕。 2.機械性能：聚合度n大，分子間力大，強度大 （結(jié)晶度，極性基團都能增強分子間力）。 芳綸-1414纖維 人造鋼絲 3.電性能：高聚物無電子、離子，多是絕緣體。 但極性基團在電場中會發(fā)生周期性取向，產(chǎn)生 位移電流，使其具有導(dǎo)電性。 高聚物經(jīng)摩擦而帶靜電，因絕緣而不易消除。 做電絕緣材料的三種情況 溶脹溶劑分子進入高分子鏈，使鏈距增大， 體積增大； 溶解溶脹到使高分子鏈彼此分離，分子進入 溶劑。 體型高

6、分子只溶脹不溶解。 4 溶解性：符合符合“相似相溶相似相溶”原理，但不同于低原理，但不同于低 分子，其溶解過程可分為溶脹、溶解兩步： 4.高高 聚聚 物物 的的 老老 化化 1.高聚物的老化受內(nèi)外因素影響，使高聚物性 能破壞，以至喪失使用價值的現(xiàn)象。 外觀變化粘、軟、硬、脆、龜裂、變形、 失光、變色、剝落 、斑點。 2 老化的特征： 物化性能相對分子質(zhì)量及分布、溶解度、 密度、透光率、透氣性、耐熱、耐寒性的下 降 或喪失。 機械性能拉伸強度、硬度、耐磨性的下降。 電性能絕緣性的破壞。 上述變化并不同時出現(xiàn)。但是， 老化是不可逆轉(zhuǎn)的。 3 老化的實質(zhì)高聚物的降解和交聯(lián) 氧化降解在O2或O3作用下，生成過氧化物 再分解； 降解 聚合度降低的過程。分為： 水解在H+或OH-催化下，與水反應(yīng)而降 解。 熱裂解 受熱使主鏈斷裂，或成單體，或成 小分子，也可能消去取代基成小分子。 機械裂解 由于機械力而使高聚物裂解。 也可能形成自由基，發(fā)生自由基反應(yīng)。 交聯(lián)線型高分子鏈通過化學(xué)鍵形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 熱氧老化； 光(紫外)氧老化。 防老劑