高分子材料基本概念

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1、第一章高分子材料基本知识1.材料的定义与分类材料的定义：具有满足指定工作条件下使用要求的形态和物理性状的物质称为材料。材料化过程：由化学物质或原料转变成适于一定用场的材料，其转变过程称为1.2材料的分类金属材料无机材料化学组成分类有机材料（高分子材料）复合材料气态单晶材料状态分类液态材多晶材料固态料非晶材料分结构材料……类作用分类功能材料建筑材料、耐火材料使用领域分类研磨材料、电子材料耐蚀材料、医用材料等……1.3材料的发展历程金属材料高分子材料钢玻璃态金属木材合金钢微合金钢骨皮革纤维皮胶相对占复合材料橡胶功能高分子有

2、耐热合金量稻草杆砖纸高温高分子赛璐珞高强高模高分子火石各种基体复合材料陶瓷玻璃水泥通用高分子耐火材料无机非金属材料纤维增强塑料先进功能陶瓷金属陶瓷韧性工程陶瓷500001000150018001900194019601980199020002010公元前公元2、高分子基本知识有天然高分子机大分子高macromolecule分子合成高分子高聚物highpolymer聚合物polymer低聚物oligomer高常用的高分子的分子量一般高达几万、几十万，甚至上百万，范围在104～106聚合反应单体聚合物monomerpoly

3、merizationpolymer单体：用来合成聚合物的小分子物质聚合反应：由单体变成聚合物的反应过程单体(monomer)：•聚氯乙烯的单体：•尼龙-66的单体：CH2=CH己二酸：HOOC(CH2)4COOH己二胺：NH(CH)NHCl2262重复单元(repeatingunit)：大分子链上重复出现的、最小基本单元（分子式中括号内的部分）。•聚氯乙烯的重复单元：•尼龙-66的重复单元：CH2CHNH(CH2)6NHCO(CH2)4COCl结构单元(structuralunit)：单体在大分子链中形成的单元。•聚氯

4、乙烯的结构单元：•尼龙—66的结构单元：CH2CHNH(CH2)6NHClCO(CH2)4CO单体单元(monomerunit)：与单体相比，除电子结构改变外，原子种类及个数完全相同的结构单元，如：CH2CHCl一种单体：结构单元数=重复单元数=单体单元数二种单体：重复结构单元数=结构单元数/2结构单元数=重复单元数=单体单元数H2N(CH2)6NH2+HOOC(CH2)4COOHH--NH(CH2)6NH--CO(CH2)4CO--OH+(2n-1)H2On结构单元结构单元重复结构单元重复结构单元数=结构单元数/2无

5、单体单元聚合度(degreeofpolymerization)：高分子大小的度量。•以重复单元数为基准：DP•以结构单元数为基准：Xn聚合物是不同聚合度的同系物的混合物统计平均聚合度聚氯乙烯：DP=Xn=n尼龙-66：DP=X/2=nn结构单元＝单体单元＝重复单元＝链节在这里,两种聚合度相等，都等于nxn=DP=n由聚合度可计算出高分子的分子量：式中:M=xn⋅M=DP⋅MM是高分子的分子量00M是结构单元的分子量0单体在形成高分子的过程中要失掉一些原子结构单元≠重复单元≠单体单元但,重复单元＝链节xn=2DP=2nM

6、=xn⋅M0=2DP⋅M0注意：M两种结构单元的平均分子量o3.分子量及分子量分布-----<1000<------------<10000<-----低分子过渡区（齐聚物）高聚物一般高分子的分子量在104～106范围超高分子量的聚合物的分子量高达106以上高分子的强度与分子量密切相关强度CA点是初具强度的最低聚合度，A点以上强度随分子链迅速增加BB点是临界点，强度增加逐渐减慢C点以后强度不再明显增加A聚合度不同高分子初具强度的聚合度和临界点的聚合度不同，如AB高分子的加工性能与分子量有关尼龙40150分子量过大,聚合

7、物熔体粘度过高,难以成型加工纤维素60250达到一定分子量，保证使用强度后，乙烯基100400不必追求过高的分子量聚合物常用的聚合物的分子量（万）塑料分子量纤维分子量橡胶分子量聚乙烯6～30涤纶1.8～2.3天然橡胶20～40聚氯乙烯5～15尼龙-661.2～1.8丁苯橡胶15～20聚苯乙烯10～30维呢纶6～7.5顺丁烯胶25～30分子量的多分散性什么是分子量的多分散性（Polydispersity）？高分子不是由单一分子量的化合物所组成即使是一种“纯粹”的高分子，也是由化学组成相同、分子量不等、结构不同的同系聚合物

8、的混合物所组成这种高分子的分子量不均一(即分子量大小不一、参差不齐）的特性，就称为分子量的多分散性一般测得的高分子的分子量都是平均分子量聚合物的平均分子量相同，但分散性不一定相同根据统计方法不同，平均分子量表示方法可分为：（1）数均分子量(number-averagemolecularweight)M——聚合物中用不同分子量的分子