《高分子化學復習》課件

高分子化學復習本課程涵蓋了高分子化學的基礎(chǔ)知識，從基本概念到重要反應，以及合成高分子材料。作者：課程大綱高分子化學基礎(chǔ)定義、分類、命名、結(jié)構(gòu)，介紹高分子化學的基礎(chǔ)知識。深入探討高分子結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系。高分子合成講解鏈聚合反應、步聚合反應、共聚合反應等合成方法。分析不同合成方法對高分子結(jié)構(gòu)和性能的影響。高分子性質(zhì)討論高分子溶液性質(zhì)、熱性質(zhì)、機械性質(zhì)等重要特性。重點介紹高分子材料的應用領(lǐng)域及其未來發(fā)展趨勢。高分子材料介紹塑料、橡膠、纖維等重要高分子材料的制備方法。分析高分子材料在不同領(lǐng)域的應用，如包裝、建筑、紡織等。高分子的定義和分類高分子定義高分子是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長鏈狀大分子。高分子分類天然高分子合成高分子高分子的命名11.結(jié)構(gòu)單元命名根據(jù)重復單元的結(jié)構(gòu)進行命名，例如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。22.單體命名在單體名稱前加“聚”字，例如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等。33.系統(tǒng)命名采用IUPAC命名法，例如聚(乙烯醇)、聚(對苯二甲酸乙二醇酯)等。44.商品名一些高分子材料有商品名，例如聚四氟乙烯的商品名為特氟龍。高分子結(jié)構(gòu)分類線性高分子線性高分子是指每個高分子鏈是由單體通過共價鍵以頭尾相連的方式連接而成的，鏈狀結(jié)構(gòu)是直線型的，沒有分支。支鏈高分子支鏈高分子是指在主鏈上有一些分支鏈的結(jié)構(gòu)，可以使材料的性能更加復雜。網(wǎng)狀高分子網(wǎng)狀高分子是指許多高分子鏈通過交聯(lián)點連接在一起，形成一個三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)使材料具有更強的強度、韌性和耐熱性等特性。線性高分子線性高分子是指高分子鏈呈直線狀排列，沒有支鏈或交聯(lián)。它們具有較好的柔性和延展性，在溶液中容易形成線團結(jié)構(gòu)。常見的線性高分子包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等，它們在工業(yè)上有著廣泛的應用。支鏈高分子支鏈高分子由主鏈和側(cè)鏈組成。側(cè)鏈從主鏈上延伸出來，改變了高分子鏈的結(jié)構(gòu)，影響了高分子的性能。支鏈高分子具有不同的分支程度和側(cè)鏈長度，導致不同的物理和化學性質(zhì)，如熔點、溶解度、粘度等。常見的支鏈高分子包括聚乙烯、聚丙烯等。網(wǎng)狀高分子網(wǎng)狀高分子由多個線性或支鏈高分子通過交聯(lián)鍵連接形成的三維空間網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。網(wǎng)狀高分子具有固定的形狀，難以流動。網(wǎng)狀高分子具有更高的強度、剛度和耐熱性。常見的網(wǎng)狀高分子包括橡膠、樹脂和玻璃。高分子的合成高分子合成是將小分子單體通過化學反應生成高分子鏈的過程。這種過程涉及到單體之間的鍵合，形成長鏈結(jié)構(gòu)。高分子合成方法主要分為兩類：鏈聚合和步聚合。1鏈聚合自由基、陰離子、陽離子2步聚合縮聚、加成聚合3共聚合兩種或多種單體鏈聚合反應1單體活化單體分子首先需要被活化，形成活性中心，例如自由基、陰離子或陽離子。2鏈增長活性中心與單體分子發(fā)生加成反應，形成新的活性中心，并繼續(xù)與其他單體分子反應，使鏈不斷增長。3鏈終止當兩個活性中心相遇時，鏈增長停止，形成高分子鏈。步聚合反應1單體反應單體分子之間相互反應，生成二聚體、三聚體等。2鏈增長聚合度逐漸增加，形成高分子鏈。3交聯(lián)反應高分子鏈之間相互連接，形成網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。步聚合反應是通過單體分子之間的逐步反應，生成高分子鏈的過程。反應過程中，單體分子逐漸連接成二聚體、三聚體等，最終形成高分子鏈。共聚合反應定義共聚合反應是指兩種或多種單體通過化學鍵連接形成共聚物。類型包括隨機共聚、交替共聚、嵌段共聚和接枝共聚。優(yōu)勢共聚物通常具有比均聚物更好的性能，例如強度、耐熱性、韌性。應用共聚合反應廣泛應用于塑料、橡膠、纖維等高分子材料的生產(chǎn)中。高分子的平均分子量分子量分布高分子材料中，分子量并非單一值，而是呈分布狀態(tài)。數(shù)均分子量用所有分子量的總和除以分子數(shù)，反映分子數(shù)量的平均值。重均分子量考慮分子量對平均值的貢獻，反映分子質(zhì)量的平均值。分散度表示分子量分布的寬度，反映材料均勻程度。數(shù)平均分子量數(shù)平均分子量(Mn)是指所有高分子鏈的分子量之和除以高分子鏈的總數(shù)。Mn反映了高分子鏈的平均長度，對于聚合物性質(zhì)有重要影響，例如溶解性、粘度等。100鏈段單體單元的數(shù)量，通常用于描述高分子鏈的長度。1K分子量單個高分子鏈的總質(zhì)量。10Mn所有鏈的分子量之和除以鏈的總數(shù)。質(zhì)量平均分子量定義所有高分子鏈的質(zhì)量的平均值。公式Mw=ΣNiMi^2/ΣNiMi意義反映高分子鏈的平均質(zhì)量大小。質(zhì)量平均分子量（Mw）是高分子材料的重要參數(shù)之一，它反映了高分子鏈的平均質(zhì)量大小。與數(shù)平均分子量（Mn）相比，Mw更受高分子鏈質(zhì)量的影響，對高分子鏈的質(zhì)量分布敏感。高分子材料的性能與其Mw密切相關(guān)，例如強度、粘度、熔點等。分散度分散度是用來衡量高分子鏈長分布的指標，反映了高分子材料中不同分子量高分子鏈的比例。分散度越大，表明分子量分布越廣，材料的性能可能會更不均勻。分散度會影響高分子材料的熔融溫度、玻璃化溫度、機械強度、溶解性等物理性質(zhì)，進而影響其應用性能。高分子的溶液性質(zhì)溶解度高分子溶液的溶解度受高分子鏈的結(jié)構(gòu)、溶劑的性質(zhì)和溫度的影響。粘度高分子溶液的粘度與其濃度、分子量和溶劑性質(zhì)相關(guān)。表面張力高分子溶液的表面張力與其結(jié)構(gòu)、溶劑和濃度有關(guān)。滲透壓高分子溶液的滲透壓是衡量溶液中高分子量和濃度的重要指標。稀溶液中的高分子溶液性質(zhì)高分子溶液中，高分子鏈會發(fā)生溶脹和纏結(jié)。鏈纏結(jié)高分子鏈之間會形成纏結(jié)，影響溶液的流動性和粘度。濃度梯度在稀溶液中，高分子鏈之間相互作用微弱，但仍存在濃度梯度。濃溶液中的高分子濃溶液是指高分子鏈之間相互作用顯著，并開始形成網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的狀態(tài)。高分子在濃溶液中表現(xiàn)出不同的性質(zhì)，包括：粘度大幅增加流動性降低溶液粘度與濃度非線性關(guān)系高分子的熱性質(zhì)熔融溫度高分子材料的熔融溫度是指從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時的溫度。熔融溫度取決于高分子鏈的結(jié)構(gòu)、極性、分子量和分子間作用力。玻璃化溫度玻璃化溫度是指高分子材料從玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鹉z態(tài)的溫度。玻璃化溫度取決于高分子鏈的柔性和分子間作用力。熔融溫度熔融溫度是指高分子材料從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時的溫度。對于結(jié)晶性高分子而言，熔融溫度是一個明確的物理量，是高分子鏈間相互作用力的體現(xiàn)。100結(jié)晶性高結(jié)晶度，熔融溫度高200分子量分子量越大，熔融溫度越高300側(cè)鏈側(cè)鏈越大，熔融溫度越低400極性極性越大，熔融溫度越高熔融溫度是高分子材料的重要性能指標，影響著高分子材料的加工和應用。玻璃化溫度玻璃化溫度(Tg)是指一種無定形材料從玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鹉z態(tài)的溫度。Tg是指高分子鏈段從凍結(jié)到運動的溫度。高分子的機械性質(zhì)拉伸強度材料在斷裂前所能承受的最大拉伸應力。衡量材料抵抗拉伸變形的能力。斷裂伸長率材料斷裂時發(fā)生的伸長量與原始長度的百分比。衡量材料在拉伸過程中發(fā)生形變的能力。硬度材料抵抗物體壓入或劃傷的能力。衡量材料表面抵抗外力變形的能力。韌性材料在斷裂之前吸收能量的能力。衡量材料抵抗沖擊或彎曲變形的能力。拉伸強度定義材料在斷裂前所能承受的最大拉伸應力影響因素材料的化學結(jié)構(gòu)、分子量、結(jié)晶度、取向度等測試方法使用萬能材料試驗機，在一定速度下拉伸試樣，記錄斷裂時的應力值應用衡量材料的強度，用于選擇合適的材料進行應用斷裂伸長率斷裂伸長率是指材料在斷裂前所能承受的最大拉伸變形，是衡量材料韌性的重要指標。斷裂伸長率越高，材料的韌性越好，越不容易斷裂。從上圖可以看出，橡膠的斷裂伸長率遠高于鋼、鋁和銅，說明橡膠的韌性遠高于鋼、鋁和銅。高分子的應用領(lǐng)域塑料塑料廣泛用于包裝、建筑、汽車、電子等行業(yè)，具有輕便、耐腐蝕、易加工等優(yōu)點。橡膠橡膠主要用于輪胎、密封件、膠帶等，具有良好的彈性和耐磨性。纖維纖維用于制造服裝、地毯、繩索等，具有良好的耐用性和舒適性。塑料11.結(jié)構(gòu)塑料通常由高分子聚合物組成，通過化學反應形成。22.特性塑料具有多種特性，例如耐腐蝕、可塑性高、重量輕、易于成型等。33.分類塑料可分為熱塑性塑料和熱固性塑料兩大類。44.應用塑料廣泛應用于各種領(lǐng)域，例如包裝、建筑、汽車、電子等。橡膠天然橡膠天然橡膠是從橡膠樹中提取的天然聚合物，它具有優(yōu)異的彈性和耐磨性。天然橡膠廣泛應用于輪胎、密封件和膠粘劑等領(lǐng)域。合成橡膠合成橡膠是人工合成的聚合物，它們具有與天然橡膠相似的性質(zhì)，但可以根據(jù)需要進行調(diào)整。合成橡膠種類繁多，包括丁苯橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠等，它們具有不同的性能特點，適用于不同的應用領(lǐng)域。纖維天然纖維棉花、羊毛、絲綢等天然纖維擁有柔軟、吸濕、透氣的特