有机高分子材料课件.ppt

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1、材料科学与工程导论主讲人：黄艳琴南京邮电大学材料科学与工程学院2011年12月12日有机高分子材料一、高分子概述有机高分子材料包括：天然高分子,如：木材、棉花、天然橡胶、皮革等；合成高分子，如：塑料、合成纤维、合橡成胶、涂料、粘合剂等；天然材料已不能满足人类很多方面的需要，于是人类就模仿天然高分子人工合成了高分子材料。合成高分子大多数由含碳的小分子有机化合物聚合而成。碳原子与碳原子、碳原子与其他多种元素的原子都能形成稳定的化学键，而且碳原子是4价，所以可以形成数量非常多（上千万种）、结构不同的有机化合物。因此，人工

2、合成的有机高分子材料原料非常丰富。引言聚合度链节简写：链节单体——聚合成高分子化合物的低分子化合物链节——组成高分子链的重复结构单元聚合度——高分子链所含链节的数目高分子化合物的基本概念高分子化合物（又称高分子、高聚物或聚合物）是由可称为单体的原料小分子通过聚合反应合成的分子量很大，并在某一范围内变化的化合物，主要组成元素为C、H、O、N等。聚合物聚氯乙烯单体氯乙烯多分散性——高分子化合物中各个分子分子量不相等的现象*平均聚合度n×链节的相对分子质量=高聚物的平均相对分子质量高分子化合物的基本概念通常低分子有机化合

3、物的相对分子质量在1千以下，高分子的相对分子质量一般在1万以上，有的可达上千万。例如：聚氯乙烯的相对分子质量为5-15万，而且各分子链链节数不相同，长短不一，分子量不等。凝胶渗透色谱仪（GPC）——测出的相对分子质量实际上是大小不同的高分子相对分子质量的统计平均值，算出的聚合度也是统计平均聚合度。1．高分子化合物的命名（1）按原料单体或聚合物的结构特征命名①在单体名称前面冠以“聚”字：聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚乙二酰己二胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯等。②在单体名称后面加“树脂”：酚醛树脂、环氧树脂等。（2）按商品名命名*我

4、国习惯以“纶”作为合成纤维商品名的后缀，如涤纶、氯纶、腈纶、锦纶、丙纶等。有机玻璃——聚甲基丙烯酸甲酯尼龙或锦纶——聚酰胺，如尼龙-610高分子化合物的命名和分类聚合物单体名称商品名称符号名称结构式聚氯乙烯氯纶PVC氯乙烯聚丙烯丙纶PP丙烯聚丙烯腈腈纶PAN丙烯腈聚己内酰胺锦纶6（或尼龙-6）PA6己内酰胺一些聚合物的名称、商品名称、符号及单体高分子化合物的命名和分类聚己二酰己二胺锦纶66（尼龙—66）PA66己二酸己二胺聚对苯二甲酸乙二醇酯涤纶PET对苯二甲酸乙二醇聚苯乙烯聚苯乙烯树脂PS苯乙烯聚甲基丙烯酸甲酯有

5、机玻璃PMMA甲基丙烯酸甲酯聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯ABS树脂ABS丙烯腈丁二烯苯乙烯一些聚合物的名称、商品名称、符号及单体高分子化合物的命名和分类（2）按主链结构分类（1）按来源分类天然高分子和合成高分子。①碳链聚合物主链完全由碳原子组成。如聚乙烯：②杂链聚合物主链除碳原子外，还含有氧、氮、硫等杂原子。如聚己二酰己二胺（尼龙-66）：2．高分子化合物的分类高分子化合物的命名和分类天然高分子主要包括纤维素、天然橡胶、蛋白质、淀粉等，合成高分子主要包括塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料、粘合剂等二、高分子的合成逐步聚合反

6、应高分子化合物的合成反应：加成聚合反应（加聚反应）：聚合反应——由小分子单体合成聚合物的化学反应。按机理可分为逐步聚合反应和链式聚合反应。缩合聚合反应（缩聚反应）：高分子化合物的合成由一种或多种单体相互加成，或由环状化合物开环相互结合成聚合物的反应。其生成物具有同其单体相同的成分（无副产物）。一种或多种单体相互混合而连接成聚合物，同时析出(缩去)某种低分子物质(如水、氨、醇、卤化氢等)的反应。其生成物成分与单体不同。例如：癸二酸和己二胺合成为尼龙-610的反应缩聚反应例如：甲醛和苯酚制备酚醛树酯的反应注意:除生成高

7、分子化合物外，还有小分子生成。催化剂OHn+OnH－C－H+nH2OOHCH2]n[加聚反应仅由一种单体聚合而成的，分子链中只包含一种单体构成的链节的聚合反应。由两种或两种以上单体同时进行聚合，生成的聚合物含有多种单体构成的链节的聚合反应。均聚反应：共聚反应：加聚反应例如工程塑料ABS塑料的合成（单体为：丙烯腈、1,3－丁二烯、苯乙烯）:[CH2-CH-CH2-CH=CH-CH2-CH2-CH]nCN例如聚乙烯的合成：CH2=CH2[CH2-CH2]n催化剂三、高分子的结构高分子链很长，可以卷曲伸直，且长短参差不齐

8、，是多分子的混合物——多分散性；高分子的结合健主要为共价健，由于其相对分子质量很大（一般在1万以上），分子之间的范德华力甚至远远超过分子内共价键的结合力，因此链之间易发生聚集。聚合物的结构结合键聚合物是由许多长短不一的单个的高分子链聚集而成，因而其结构有两方面的含义：（1）单个高分子链的结构；（2）许多高分子链聚在一起表现出来的聚集态结构。可分为以下几个层次