高分子化學(xué)課件

高分子化學(xué)探索聚合物材料的奇妙世界。高分子的定義和分類定義由許多相同或相似的結(jié)構(gòu)單元通過共價鍵連接而成的相對分子質(zhì)量很大的化合物，也稱為聚合物。分類根據(jù)結(jié)構(gòu)單元的種類分為均聚物、共聚物；根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為線型、支鏈型、網(wǎng)狀型。高分子的特點大分子量高分子是由許多結(jié)構(gòu)單元通過共價鍵連接而成，具有相對分子質(zhì)量非常大的特點。分子量分布高分子的分子量并不都是相同的，通常存在一定的分布范圍，這與合成方法和條件有關(guān)。結(jié)構(gòu)單元高分子是由重復(fù)的結(jié)構(gòu)單元組成的，結(jié)構(gòu)單元的種類和排列方式?jīng)Q定了高分子的性質(zhì)。大分子量1000原子單個分子的原子數(shù)100K單體重復(fù)單元的總數(shù)1M分子量高分子鏈的總質(zhì)量分子量分布高分子材料通常由不同分子量的分子組成。分子量分布反映了不同分子量的高分子在樣品中的比例。結(jié)構(gòu)單元重復(fù)單元高分子鏈中的基本結(jié)構(gòu)單元，決定著高分子的性質(zhì)。單體形成高分子鏈的單個分子，通過聚合反應(yīng)形成重復(fù)單元。官能團影響高分子鏈的反應(yīng)性和性能，決定著高分子的應(yīng)用領(lǐng)域。線型高分子單鏈結(jié)構(gòu)線型高分子由單個長鏈組成，每個鏈上的單體通過共價鍵連接在一起。柔性鏈線型高分子鏈通常具有柔性和靈活性，這使得它們能夠折疊和彎曲。物理性質(zhì)線型高分子通常具有較高的熔點和較好的機械強度，因為分子鏈之間的相互作用力較大。支鏈高分子支鏈高分子是指主鏈上連接有側(cè)鏈的高分子，側(cè)鏈可以是短鏈或長鏈，可以是線型或支鏈結(jié)構(gòu)。常見的支鏈高分子包括淀粉、纖維素、聚乙烯醇等，它們在材料科學(xué)、生物化學(xué)等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。網(wǎng)狀高分子三維結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀高分子具有三維的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由交聯(lián)鍵連接形成。交聯(lián)程度交聯(lián)程度越高，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)越密，材料的強度和硬度就越高。熱固性網(wǎng)狀高分子通常是熱固性塑料，一旦成型，無法再次熔融和加工。高分子的溶液性質(zhì)溶解度高分子溶解度的影響因素包括：高分子的極性、分子量、結(jié)構(gòu)等。溶液的黏度高分子溶液的黏度取決于高分子的分子量、濃度、溫度等。溶解度定義溶解度是指在一定溫度下，某物質(zhì)在特定溶劑中達到飽和狀態(tài)時所能溶解的最大量。影響因素高分子的溶解度受多種因素影響，包括分子量、結(jié)構(gòu)、極性、溫度和溶劑性質(zhì)等。溶液的黏度概念溶液的黏度是指溶液抵抗流動的能力。影響因素高分子的分子量、溶液濃度和溫度等因素都會影響溶液的黏度。測量方法常用的測量方法包括毛細管黏度計和旋轉(zhuǎn)黏度計。滲透壓定義溶液通過半透膜從低濃度區(qū)域流向高濃度區(qū)域的壓力原理溶液中溶質(zhì)分子無法通過半透膜，而溶劑分子可以自由通過，從而產(chǎn)生壓力差影響因素溶液濃度，溶劑性質(zhì)，溫度高分子的光學(xué)性質(zhì)高分子材料的光學(xué)性質(zhì)受其分子結(jié)構(gòu)、形態(tài)和聚集狀態(tài)的影響，主要包括以下幾個方面：旋光性某些高分子具有旋光性，即它們能夠使平面偏振光發(fā)生旋轉(zhuǎn)。雙折射性某些高分子材料在不同方向上具有不同的折射率，從而導(dǎo)致雙折射現(xiàn)象。旋光性手性分子偏振光旋轉(zhuǎn)角度雙折射性光線分解當光線通過某些高分子材料時，它會被分解成兩個偏振方向不同的光束。偏振方向這兩個光束具有不同的傳播速度，導(dǎo)致它們以不同的角度折射。光學(xué)性質(zhì)這種現(xiàn)象導(dǎo)致材料表現(xiàn)出雙折射性，影響材料的光學(xué)性質(zhì)。高分子的熱性質(zhì)熔點結(jié)晶性高分子材料的熔點是物質(zhì)從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時的溫度。玻璃化轉(zhuǎn)變非晶態(tài)高分子材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度是物質(zhì)從玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鹉z態(tài)時的溫度。熱穩(wěn)定性高分子材料在高溫下抵抗熱降解的能力。熔點熔點是高分子材料從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的溫度。不同高分子材料的熔點不同，這取決于高分子鏈的結(jié)構(gòu)和分子間作用力。玻璃化轉(zhuǎn)變100℃1%10%玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)是指高分子材料從剛性固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檐浕虘B(tài)的溫度。在這個溫度以下，高分子鏈段運動受到限制，材料表現(xiàn)出玻璃態(tài)的特征，如硬度高、脆性大。當溫度高于Tg時，高分子鏈段運動更加自由，材料表現(xiàn)出橡膠態(tài)的特征，如柔軟、有彈性。Tg是一個重要的參數(shù)，它影響著高分子材料的許多性質(zhì)，如機械性能、熱穩(wěn)定性、溶解性等等。例如，在低于Tg的溫度下，聚合物材料更硬更脆；在高于Tg的溫度下，材料更柔軟更具彈性。此外，Tg還決定了聚合物的加工溫度和使用溫度范圍。熱穩(wěn)定性100耐熱是指材料在高溫下能保持其物理和化學(xué)性能不變的能力。200耐熱性是指材料在高溫下抵抗熱分解或熱降解的能力。300熱穩(wěn)定性是指材料在高溫下抵抗熱分解或熱降解的能力。熱降解降解類型描述斷鏈降解高分子鏈斷裂為更小的片段脫除降解高分子鏈中失去小分子，例如水或甲醇交聯(lián)降解高分子鏈之間形成新的化學(xué)鍵，導(dǎo)致分子量增加高分子的機械性質(zhì)高分子的機械性質(zhì)是指在外力作用下，材料發(fā)生變形和斷裂的特性。彈性和塑性彈性是指材料在外力作用下發(fā)生形變，當外力去除后，材料能恢復(fù)到原來形狀的性質(zhì)。塑性是指材料在外力作用下發(fā)生形變，當外力去除后，材料不能恢復(fù)到原來形狀的性質(zhì)。力學(xué)強度力學(xué)強度是指材料抵抗外力破壞的能力。彈性和塑性彈性材料在外力作用下發(fā)生形變，當外力去除后，材料能恢復(fù)到原來形狀的性質(zhì)。塑性材料在外力作用下發(fā)生形變，當外力去除后，材料不能恢復(fù)到原來形狀的性質(zhì)。力學(xué)強度抗拉強度材料在斷裂前所能承受的最大拉伸應(yīng)力。抗壓強度材料在斷裂前所能承受的最大壓縮應(yīng)力?？箯潖姸炔牧显跀嗔亚八艹惺艿淖畲髲澢鷳?yīng)力?？辜魪姸炔牧显跀嗔亚八艹惺艿淖畲蠹羟袘?yīng)力。高分子的電性質(zhì)高分子的電性質(zhì)在很多領(lǐng)域都有重要應(yīng)用，例如絕緣材料、電容器、傳感器等。絕緣性大多數(shù)高分子具有良好的絕緣性能，這意味著它們不導(dǎo)電。導(dǎo)電性一些高分子可以通過摻雜或結(jié)構(gòu)設(shè)計，使其具有導(dǎo)電性。絕緣性高分子材料通常具有良好的絕緣性能，這意味著它們可以阻止電流的通過。這種特性使它們適用于各種電氣應(yīng)用，例如電線、電纜和電器。絕緣性能與高分子材料的結(jié)構(gòu)和組成有關(guān)，例如，聚乙烯（PE）和聚四氟乙烯（PTFE）是常用的絕緣材料。導(dǎo)電性金屬金屬具有良好的導(dǎo)電性，因為它們的原子容易釋放電子，形成自由電子，從而可以傳遞電流。石墨烯石墨烯是一種具有高導(dǎo)電性的材料，被廣泛應(yīng)用于電子領(lǐng)域。高分子的化學(xué)性質(zhì)高分子材料的化學(xué)性質(zhì)決定了它們在不同環(huán)境下的穩(wěn)定性和反應(yīng)性，影響著它們在實際應(yīng)用中的性能。耐腐蝕性有些高分子材料具有良好的耐腐蝕性，可以在酸堿、溶劑等環(huán)境中保持穩(wěn)定。耐熱性一些高分子材料在高溫下能夠保持其結(jié)構(gòu)和性能，適合在高溫環(huán)境中使用。可降解性可降解高分子材料在一定條件下可以分解成小分子物質(zhì)，有助于解決環(huán)境污染問題。加聚反應(yīng)單體加聚反應(yīng)中，單體是指具有雙鍵或三鍵的小分子，能夠通過開環(huán)聚合反應(yīng)形成高分子鏈。聚合加聚反應(yīng)過程中，單體分子通過開環(huán)聚合反應(yīng)連接在一起，形成長鏈狀的高分子。鏈增長加聚反應(yīng)通常以自由基機制進行，自由基引發(fā)劑在引發(fā)反應(yīng)中生成活性自由基，然后自由基與單體反應(yīng)，繼續(xù)增長聚合物鏈?？s聚反應(yīng)1單體反應(yīng)縮聚反應(yīng)是通過單體分子間的反應(yīng)形成聚合物的反應(yīng)。2副產(chǎn)物生成縮聚反應(yīng)通常伴隨生成小分子副產(chǎn)物，如水、甲醇或二氧化碳。3逐步聚合縮聚反應(yīng)是逐步進行的，即單體先形成二聚體，然后是三聚體，最后形成高分子。共聚反應(yīng)多種單體共聚反應(yīng)是指兩種或多種單體聚合生成的高分子化合物。性能提升共聚反應(yīng)可以改善高分子材料的性能，例如提高強度、耐熱性或抗化學(xué)性。高分子的應(yīng)用高分子材料在現(xiàn)代社會中