聚合物成型緒論課件

特征一：分子量大（104-107）高分子化合物和低分子化合物的明顯區(qū)別是分子量的大小

§1.2高分子化合物的基本概念及特征

3、高分子化合物的特征常用聚合物分子量（萬）特征一：分子量大（104-107）§1.2高分子化合物的似乎存在著臨界分子量：A點(diǎn)——最低聚合度，低于此值時(shí)，聚合物完全沒有強(qiáng)度，許多乙烯類聚合物在100以上。當(dāng)超過此值時(shí)，強(qiáng)度急劇上升，達(dá)到臨界點(diǎn)B后，強(qiáng)度上升又變緩慢。B點(diǎn)——臨界聚合度，許多乙烯類聚合物約為400以上。聚合物機(jī)械強(qiáng)度-分子量關(guān)系似乎存在著臨界分子量：聚合物機(jī)械強(qiáng)度-分子量關(guān)系聚合物作為材料許多優(yōu)良性能都與分子量有關(guān)，如：抗張強(qiáng)度(tensilestrength)沖擊強(qiáng)度(impactstrength)斷裂伸長(breakingelongation)可逆彈性(reversibleelasticity)……聚合物作為材料許多優(yōu)良性能都與分子量有關(guān)，如：游戲假設(shè)每個(gè)同學(xué)是一個(gè)單體，分子量為18聽到老師喊“開始”后，開始聚合任意人數(shù)組成一組，要求手牽手站成一排計(jì)時(shí)10秒，聽到老師喊“?！焙?，停止聚合統(tǒng)計(jì)組數(shù)和每組的人數(shù)游戲假設(shè)每個(gè)同學(xué)是一個(gè)單體，分子量為18

高聚物是由具有不同聚合度的一系列同系聚合物組成的混合物，其分子量具有多分散性。特征二：高聚物分子量的多分散性（Polydispersity）。即存在著分子量分布（MolecularWeightDistribution，MWD）高聚物是由具有不同聚合度的一系列同系聚合物組成）：

——i聚體的重量——i聚體的分子數(shù)——i聚體的分子量某系統(tǒng)的總重量被分子數(shù)所平均i、數(shù)均分子量（對(duì)i聚體：）：——i聚體的重量——i聚體的分子數(shù)ii、重均分子量（）按分子重量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均所測(cè)得的分子量式中，mi和wi為i聚體的重量和重量分率。其它符號(hào)同前?？赏ㄟ^光散射法測(cè)定。ii、重均分子量（）按分子重量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均所測(cè)得的分子量式中iiiZ均分子量iiiZ均分子量iii粘均分子量（）采用粘度法測(cè)定對(duì)于一定的聚合物－溶劑體系，其特性粘數(shù)[η]和分子量的關(guān)系（Mark-Houwink方程）如下：iii粘均分子量（）采用粘度法測(cè)定對(duì)于一定的聚合物－溶劑體系對(duì)于分子量均一的聚合物，；分子量不均一的聚合物一般；介于和之間，接近于，一般采用比值的大小來表示分子量分布的寬度，用DI表示，稱為分子量

分布指數(shù)。DI越大，分布越寬；DI越小，分布越窄。典型聚合物的DI值在（1.5～2.0）~（20～50）范圍內(nèi)。多分散性高分子化合物各種統(tǒng)計(jì)平均分子量之間的關(guān)系為：對(duì)于單分散體系：有由右圖可知：若分子量分布寬，則與相距越遠(yuǎn)，故可用來表示分子量分布的寬窄。B.分子量多分散性的表示方法：1)以分子量分布指數(shù)（DI）表示2)以分子量分布指數(shù)曲線表示對(duì)于分子量均一的聚合物，；分子量不均一的聚合物一般；介于和之設(shè)一聚合物樣品，其中分子量為104的分子有10mol,分子量為105的分子有5mol,分別求數(shù)均分子量與重均分子量。30000；5000040000；8500030000；8500040000；50000ABCD提交單選題1分設(shè)一聚合物樣品，其中分子量為104的分子有10mol,分聚合物成型緒論課件聚合物成型緒論課件

特征三：多種運(yùn)動(dòng)單元

基團(tuán)振動(dòng)

鏈段運(yùn)動(dòng)大分子運(yùn)動(dòng)（蠕動(dòng)）特征三：多種運(yùn)動(dòng)單元特征四：分子形態(tài)呈多樣性特征四：分子形態(tài)呈多樣性特征五：顯著的多層次結(jié)構(gòu)特征五：顯著的多層次結(jié)構(gòu)一、聚合物的分類1按主鏈的結(jié)構(gòu)分類§1.3聚合物的分類和命名一、聚合物的分類1按主鏈的結(jié)構(gòu)分類§1.3聚合物的分類a碳鏈高分子主鏈全由C原子構(gòu)成，取代基可由C原子或其他雜原子構(gòu)成。

b雜鏈聚合物

主鏈除C原子外尚有O.N.S等原子。

[NH(CH2)6NHCO(CH)4CO]na碳鏈高分子C

元素有機(jī)聚合物

主鏈上無C原子,側(cè)基為有機(jī)基團(tuán)的聚合物。d無機(jī)高分子

主鏈和側(cè)鏈上均無C原子的聚合物。

聚氯化硅氧烷C元素有機(jī)聚合物聚氯化硅氧烷2按性能和用途分類稱為“三大合成材料”，產(chǎn)量大，應(yīng)用面廣(Plastics)(Rubber)(Fiber)(Coating,Paint)(Adhesive)(生物醫(yī)用高分子、光電功能高分子、分離功能高分子、......)2按性能和用途分類稱為“三大合成材料”，產(chǎn)量大，應(yīng)用面廣(纖維彈性模數(shù)大，受力時(shí)形變小，一般只有百分之幾到二十。纖維大分子沿軸向作一定規(guī)則排列，長徑比大。橡膠

室溫下彈性高，即在很小的外力作用下，能產(chǎn)生很大的形變（可達(dá)1000﹪）；外力除去后，能迅速恢復(fù)原狀，彈性模數(shù)小。塑料彈性模數(shù)介于橡膠和纖維之間。溫度稍高時(shí)，受力形變可達(dá)百分之幾十，部分形變是可逆的，部分形變則是永久的。粘度、延展性和彈性模數(shù)都與溫度有直接關(guān)系，反映出塑性行為。纖維彈性模數(shù)大，受力時(shí)形變小，一般只有百分之幾到二十。纖涂料和粘合劑

涂料高聚物用于建筑物的裝飾美化和保護(hù)作用。

粘合劑高聚物用于物件之間的粘接。

漆高聚物用于家具等物件的裝飾美化和保護(hù)作用。功能高分子

高分子具有熱、聲、光、電、磁等功能性時(shí)，則稱為功能高分子。涂料和粘合劑3其它分類3其它分類二、聚合物的命名1習(xí)慣命名:按單體或聚合物結(jié)構(gòu)命名。聚丙烯（Polypropylene，PP）聚氯乙烯（Polyvinylchloride，PVC）聚乙烯醇（PolyvinylAlcohol，PVA）

例如：均聚物：聚（Poly）+單體名二、聚合物的命名1習(xí)慣命名:按單體或聚合物結(jié)構(gòu)命名。聚丙烯聚合物成型緒論課件2按聚合物的結(jié)構(gòu)特征來命名大分子主鏈上含有特征基團(tuán)：⑴聚酯2按聚合物的結(jié)構(gòu)特征來命名大分子主鏈上含有特征基團(tuán)：⑴聚⑵聚醚分子主鏈含有特征基團(tuán)⑶聚酰胺分子鏈含有特征基團(tuán)⑵聚醚⑶聚酰胺⑷其它結(jié)構(gòu)聚砜：大分子鏈上含有特征基團(tuán)聚脲：大分子鏈上含有特征基團(tuán)的聚合物⑷其它結(jié)構(gòu)聚脲：大分子鏈上含有特征基團(tuán)的聚合物錦綸聚酰胺纖維，常稱“尼龍”，Nylon例：尼龍—66

聚己二酰己二胺；尼龍—6（卡普?。┚奂簝?nèi)酰胺丙綸聚丙烯纖維滌綸聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維腈綸（奧綸）聚丙烯腈纖維氯綸聚氯乙烯纖維3商品名稱（合成纖維最普遍，我國以“綸”作為合成纖維的后綴）錦綸聚酰聚合物成型緒論課件聚合物成型緒論課件

把聚合物的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元按照有機(jī)化合物系統(tǒng)命名法命名，最后在前面冠以“聚”字。聚（1—氯代乙烯）例如4系統(tǒng)命名把聚合物的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元按照有機(jī)化合物系統(tǒng)命名法原則：

●首先確定重復(fù)結(jié)構(gòu)單元●排好重復(fù)結(jié)構(gòu)單元中次級(jí)單元的次序●按小分子有機(jī)化合物國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）命名規(guī)則，結(jié)合重復(fù)結(jié)構(gòu)單元命名后并加括號(hào)。●最后在重復(fù)單元前面冠以“聚”字原則：●首先確定重復(fù)結(jié)構(gòu)單元注意：

●對(duì)乙烯基聚合物，書寫重復(fù)結(jié)構(gòu)單元時(shí)，應(yīng)先寫取代基部分，而且所連側(cè)基最少的先寫?！窀鞣N類型次級(jí)單元優(yōu)先順序雜環(huán)>雜原子或帶雜原子的無環(huán)次級(jí)單元>碳環(huán)>只帶C原子的無環(huán)次級(jí)單元不是構(gòu)成聚合物主鏈而是在結(jié)構(gòu)單元取代基中的各類原子、原子團(tuán)或環(huán)不影響優(yōu)先次序。●對(duì)于雜原子或帶雜原子的無環(huán)次級(jí)單元優(yōu)先順序遞減次序是：O、S、Se、Te、N、P、As、Sb、Bi、Si、Ge、Sn、Pb、B、Hg

其它雜原子的優(yōu)先順序取決于它們?cè)谥芷诒碇械奈恢?。任何雜原子的優(yōu)先順序都比碳高?！駜?yōu)先順序應(yīng)保證使結(jié)構(gòu)單元有盡可能小的化學(xué)價(jià)●若有幾種可能，次級(jí)單元應(yīng)該使取代基或基團(tuán)有最低的位次來確定。注意：1化學(xué)必要條件

聚合反應(yīng)：由低分子單體合成聚合物的反應(yīng)稱為聚合反應(yīng)。一、形成高分子的必要條件官能度:

每一單體分子上帶有的能參與反應(yīng)的活性中心的數(shù)目。單體的官能度必須等于或大于2?！?.4聚合反應(yīng)1化學(xué)必要條件聚合反應(yīng)：由低分子單體合成聚合物的反單官能度的單體則不能形成高聚物。上述單體能形成高聚物。注意：例如：單官能度的單體則不能形成高聚物。上述單體能形成高聚物。注意：

熱力學(xué)：△G＜0方向和限度

解決可能性問題

（T、P一定）△G≤0△G=△H-T△S

聚合反應(yīng)中△S≤02熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的必要條件

動(dòng)力學(xué)：反應(yīng)速率及其反應(yīng)的具體歷程，同時(shí)還必須考慮影響因素，如溫度、壓力及催化劑等。解決現(xiàn)實(shí)性問題。熱力學(xué)：△G＜0方向和限度解決可能性問題2二、聚合反應(yīng)的分類1、按元素組成和結(jié)構(gòu)變化關(guān)系分類

加聚反應(yīng)：單體加成而聚合起來的反應(yīng)稱做加聚反應(yīng)。其聚合物稱做加聚物。

加聚物的元素組成與原料單體相同，僅僅是電子結(jié)構(gòu)有所改變。加聚物的分子量是單體分子量的整數(shù)倍。二、聚合反應(yīng)的分類1、按元素組成和結(jié)構(gòu)變化關(guān)系分類加聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)：在縮聚反應(yīng)過程中，除形成聚合物外，同時(shí)還有低分子副產(chǎn)物產(chǎn)生的反應(yīng)稱做縮聚反應(yīng)。特征：形成聚合物的同時(shí)有小分子放出，一般是官能團(tuán)的反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)果，縮聚物中留有官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)特征。例如：例如：縮聚反應(yīng)：在縮聚反應(yīng)過程中，除形成聚合物外，同時(shí)還有低分子副2、根據(jù)反應(yīng)分類2、根據(jù)反應(yīng)分類⑴加聚見上⑵縮聚見上⑶開環(huán)聚合

環(huán)狀化合物在適當(dāng)條件下進(jìn)行開環(huán)加成而生成聚合物的反應(yīng)。

多數(shù)環(huán)狀化合物中含有O、N等雜原子易開環(huán)，五元環(huán)和六元環(huán)比較穩(wěn)定，不易開環(huán)聚合（由環(huán)張力可得到說明）。⑴加聚見上聚合物成型緒論課件⑷聚加成反應(yīng)（逐步加聚）

通過加成反應(yīng)的反復(fù)進(jìn)行，逐步生成高聚物的反應(yīng)稱為聚加成反應(yīng)，也稱逐步加聚反應(yīng)。C-NO(CH2)6O-H⑷聚加成反應(yīng)（逐步加聚）通過加成反應(yīng)的反復(fù)進(jìn)異氰酸基基團(tuán)，遇到含有活潑氫的化合物如醇—OH、胺RNH2、水H—OH、羧基—COOH等發(fā)生加成反應(yīng)。此時(shí)異氰酸基的氮與碳之間的雙鍵打開，醇等化合物的活潑氫原子轉(zhuǎn)移到異氰酸基的氮原子上，其余部分與碳原子相連接。此類反應(yīng)叫聚加成反應(yīng)。異氰酸中氫如被R（如為烷基）取代，就如同羧酸中H被R取代一樣形成酯（如），此烷基取代物即叫做異氰酸酯。是個(gè)很活潑的異氰酸基基團(tuán)，遇到含有活潑氫的化合物如醇—OH、），此烷基取聚合物成型緒論課件⑸加成縮聚反應(yīng)

生成高分子的反應(yīng)是由加成與縮合兩種反應(yīng)反復(fù)進(jìn)行的，故稱做加成縮聚反應(yīng)。

尿素+甲醛共聚（交替共聚）⑸加成縮聚反應(yīng)生成高分子的反應(yīng)是由加成與縮合聚合物成型緒論課件⑹消去聚合

單體邊放出N2、CO2等氣體，邊相互進(jìn)行反應(yīng)生成高分子的聚合方式稱為消去聚合。對(duì)二甲苯（PS）⑹消去聚合單體邊放出N2、CO2等氣體，邊相互進(jìn)⑺異構(gòu)化聚合反應(yīng)

異戊烯（3-甲基-1-丁烯）叔氫不穩(wěn)定⑺異構(gòu)化聚合反應(yīng)異戊烯（3-甲基-1-丁烯）叔氫不穩(wěn)定

增長活性中心在增長之前先重排的反應(yīng)稱為異構(gòu)化聚合反應(yīng)。高聚物中重復(fù)單位不含有原單體結(jié)構(gòu)。這類反應(yīng)發(fā)生于陰離子、陽離子和自由基聚合反應(yīng)中。尤其是碳陽離子易于重排。

增長活性中心在增長之前先重排的反應(yīng)稱為聚合物成型緒論課件⑻環(huán)化聚合1，6-庚二烯⑻環(huán)化聚合1，6-庚二烯按聚合反應(yīng)類型分類，聚酰胺屬于哪種聚合反應(yīng)類型？加聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)消去聚合開環(huán)聚合ABCD提交單選題1分按聚合反應(yīng)類型分類，聚酰胺屬于哪種聚合反應(yīng)類型？加聚反應(yīng)縮聚下列單體能發(fā)生加聚反應(yīng)的是：苯乙烯1，6-庚二烯3-甲基-1-丁烯丙烯ABCD提交多選題2分下列單體能發(fā)生加聚反應(yīng)的是：苯乙烯1，6-庚二烯3-甲基-1按照聚合機(jī)理或動(dòng)力學(xué)分類⑴連鎖聚合按照聚合機(jī)理或動(dòng)力學(xué)分類⑴連鎖聚合

單體及其低聚物的反應(yīng)性基團(tuán)相互發(fā)生反應(yīng)，且分階段性的形成大分子。

⑵逐步聚合反應(yīng)

特征：反應(yīng)逐步進(jìn)行單體→一聚體→二聚體→三聚體……單體及其低聚物的反應(yīng)性基團(tuán)相互發(fā)生反應(yīng)，且分階段§1.5高分子鏈的微結(jié)構(gòu)§1.5高分子鏈的微結(jié)構(gòu)