高分子材料概論ppt課件(PPT 34頁)

1、第2章 高分子材料的制備反應(yīng)1第1頁，共34頁。2.3 逐步聚合反應(yīng) 第2章高分子材料的制備反應(yīng)2.1 高分子與高分子材料基本概念命名分類組成和成型加工聚合反應(yīng)2.2 連鎖聚合反應(yīng)自由基聚合反應(yīng)自由基共聚合反應(yīng)離子型聚合定向聚合聚合實施方法縮聚反應(yīng)逐步加聚反應(yīng)2第2頁，共34頁。高分子2.1 高分子與高分子材料2.1.1 基本概念 由許多結(jié)構(gòu)相同的或不同的、簡單的結(jié)構(gòu)單元通過共價鍵 重復(fù)連接而成的相對分子質(zhì)量很大的化合物3第3頁，共34頁。A、相對分子質(zhì)量很大：一般在104106相對分子質(zhì)量 1.21.8104尼 龍相對分子質(zhì)量 515104聚氯乙烯相對分子質(zhì)量 2530104順丁橡膠4第4頁

2、，共34頁。?C、由相同的化學(xué)結(jié)構(gòu)重復(fù)多次而成 CH2 CH CH2 CH CH2 CH Cl Cl ClB、共價鍵連接聚氯乙烯例結(jié)構(gòu)單元（重復(fù)單元、鏈節(jié)）在大分子鏈中出現(xiàn)的以單體結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的原子團，聚合物中化學(xué)組成相同的最小單元。5第5頁，共34頁。聚氯乙烯分子結(jié)構(gòu)表達式CH2= CH Cl單體(Monomer)能夠形成結(jié)構(gòu)單元的小分子所組成的化合物，是合成聚合物的起始原料結(jié)構(gòu)單元(Structure unit)在大分子鏈中出現(xiàn)的以單體結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的原子團，聚合物中化學(xué)組成相同的最小單元。n 表示重復(fù)單元數(shù)也稱為鏈節(jié)數(shù), 在此等于聚合度，聚合度是衡量高分子大小的一個指標。6第6頁，共34頁。聚

3、合物高聚物：組成該大分子的重復(fù)單元數(shù)很多，增減幾個單元并不影響其物理性質(zhì)。低聚物：組成該種大分子的重復(fù)單元數(shù)較少，增減幾個單元對聚合物的物理性質(zhì)有明顯的影響。高分子化合物聚合物=？7第7頁，共34頁。均聚物由一種單體聚合而成的聚合物，如聚乙烯、聚氯乙烯等 CH2 CH CH2 CH CH2 CH Cl Cl Cl CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 共聚物8第8頁，共34頁。共聚物由兩種或兩種以上單體共聚而成的聚合物9第9頁，共34頁。結(jié)構(gòu)單元 結(jié)構(gòu)單元重復(fù)結(jié)構(gòu)單元合成尼龍-66：兩種結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成一個重復(fù)結(jié)構(gòu)單元。這種結(jié)構(gòu)單元不宜稱作單體單元縮聚物10第10頁，共34頁。衡量高分子

4、大小的一個指標。 有兩種表示法：以大分子鏈中的結(jié)構(gòu)單元總數(shù)表示，記作以大分子鏈中的重復(fù)單元數(shù)目表示，記作聚合度（Degree of polymerization）11第11頁，共34頁。聚合物材料的強度與分子量密切相關(guān)低分子化合物 有固定的分子量聚合物 分子量不等的同系列物的混合物，聚合物分子量或聚合度是一平均值。超高分子量聚乙烯管材5050010412第12頁，共34頁?；瘜W(xué)名稱2.1.2 命名保護商品名（或?qū)＠虡嗣Q）習(xí)慣名稱沿用已久的習(xí)慣叫法13第13頁，共34頁。化學(xué)名稱根據(jù)大分子鏈的化學(xué)結(jié)構(gòu)而確定的名稱。以單體或假想單體名稱為基礎(chǔ)，前面冠以“聚”字。14第14頁，共34頁。重要的雜

5、鏈聚合物，采用化學(xué)分類名稱，以該類材料中所有品種所共有的特征化學(xué)單元為基礎(chǔ)。環(huán)氧樹脂聚酯聚酰胺15第15頁，共34頁。苯酚和甲醛反應(yīng)產(chǎn)物尿素和甲醛反應(yīng)產(chǎn)物甘油和鄰苯二甲酸酐反應(yīng)產(chǎn)物酚醛樹脂尿醛樹脂醇酸樹脂取其原料簡稱，后附“樹脂”二字來命名16第16頁，共34頁。保護商品名（或?qū)＠虡嗣Q）習(xí)慣名稱沿用已久的習(xí)慣叫法材料制造商命名，突出所指的是商品或品種，很少是純聚合物，常常是指某個基本聚合物或添加劑的配方。聚酰胺類尼龍聚對苯二甲酸乙二醇酯滌綸聚丙烯腈腈綸17第17頁，共34頁。2.1.3 分類可根據(jù)來源、性能、結(jié)構(gòu)、用途等不同角度進行分類(1)按大分子主鏈結(jié)構(gòu)分類碳鏈高分子雜鏈高分子元素有機

6、高分子大分子主鏈完全由碳原子構(gòu)成。絕大部分烯類和二烯類聚合物都屬于這一類。常見的有聚氯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈等。大分子主鏈中除碳原子外，還有氧、氮、硫等雜原子。常見的有聚醚、聚酯、聚酰胺、聚脲、聚硫橡膠等。大分子主鏈中沒有碳原子，主要由硅、硼、鋁、氧、氮、硫、磷等原子組成，但側(cè)基卻由有機基團如甲基、乙基、芳基等組成。典型的例子是有機硅橡膠。18第18頁，共34頁。19第19頁，共34頁。聚酰胺：主鏈上含有酰胺基團( )的聚合物聚酯：主鏈上含有 基團的線型聚合物聚醚：分子鏈中含有 基團的聚合物20第20頁，共34頁。(2)按性能和用途分類可將聚合物分成橡膠、纖維、塑料、粘合劑

7、、涂料、功能高分子等不同類別。這實際上是高分子材料的一種分類，并非聚合物的合理分類，同一種聚合物，根據(jù)不同的配方和加工條件往往既可用作這種材料也可用作那種材料。如聚氯乙烯，氯綸、尼龍、滌綸。21第21頁，共34頁。2.1.4 高分子材料的組成和成型加工 高分子材料(聚合物材料)塑料：增塑劑、穩(wěn)定劑、填料、增強劑、增韌劑等。橡膠：硫化劑、促進劑、防老劑、補強劑、填料等。涂料：顏料、催干劑、增塑劑、潤濕劑、懸浮劑等。以聚合物為基體組分，一般還加入各種添加劑。22第22頁，共34頁。要全面了解一種高分子材料，不但需要研究其基礎(chǔ)組份聚合物，尚須了解其他組分的性能和作用。23第23頁，共34頁。塑料：擠

8、出、壓延、注射、壓制、吹塑。橡膠：硫化、開煉、密煉、擠出、注射等。高分子材料是通過各種適當?shù)某尚图庸すに嚩瞥芍破返?。物料的形態(tài)、結(jié)構(gòu)都會發(fā)生顯著變化，從而改變材料的性能。選擇高分子材料時，必須考慮其成型加工工藝的可能性和難易。2.1.4 高分子材料的組成和成型加工 24第24頁，共34頁。2.1.5 聚合反應(yīng) 根據(jù)聚合物和單體元素組成和結(jié)構(gòu)的變化由低分子單體合成聚合物的反應(yīng)。加聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)元素組成與單體相同，加聚物分子量是單體分子量與聚合度的乘積。除形成聚合物外，還有低分子副產(chǎn)物形成聚合反應(yīng)25第25頁，共34頁。根據(jù)反應(yīng)機理逐步聚合 反應(yīng)過程為相繼的基元反應(yīng)： 鏈引發(fā)，鏈增長，鏈終止。

9、大分子瞬時形成，體系始終由單體和聚合物組成 聚合物分子量與反應(yīng)時間幾乎無關(guān)， 轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)時間的延長而增加。反應(yīng)逐步進行分子量隨時間的延長而增加，單體很快轉(zhuǎn)化為低聚物，轉(zhuǎn)化率在很短的時間就較高連鎖聚合26第26頁，共34頁。鏈引發(fā)鏈增長鏈終止歧化終止偶合終止R*表示活性中心，M表示單體連鎖聚合27第27頁，共34頁。2.2 連鎖聚合反應(yīng)總反應(yīng)式可表示為以R*表示活性中心，M表示單體，則連鎖聚合反應(yīng)可表示為：鏈引發(fā)鏈增長鏈終止歧化終止偶合終止28第28頁，共34頁。根據(jù)鏈增長活性中心R*分類：自由基聚合、陽離子聚合和陰離子聚合異裂：R:R均裂：R:R2RR1+R2-化合物價鍵斷裂方式2.2 連鎖

10、聚合反應(yīng)29第29頁，共34頁。烯類單體對不同的連鎖聚合機理有一定的選擇性，這主要是由取代基的電子效應(yīng)和空間位阻效應(yīng)所決定的陽離子聚合 帶有推電子基團的單體陰離子聚合 帶有吸電子基團的單體30第30頁，共34頁。自由基聚合 類似陰離子聚合，有吸電子基團存在時，碳碳雙鍵上電子云密度降低，易與含有獨電子的自由基結(jié)合。帶有共軛體系的烯類，電子流動性大，易誘導(dǎo)極化，可按三種機理進行聚合。31第31頁，共34頁。CH2=CHX中X電負性次序和聚合的關(guān)系：32第32頁，共34頁。位阻效應(yīng) CH2=CHX 對于單取代的烯類單體，即使取代基體積較大，也不妨礙聚合。CH2=CXY 對于1,1雙取代單體，一般都能按相應(yīng)的機理聚合，結(jié)構(gòu)越不對稱，極化程度增加，更易聚合。三取代和四取代乙烯一般都不能聚合，氟代乙烯可以聚合XCH=CHY 1,